【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖221 Flash存儲(chǔ)電路電路中2片F(xiàn)lash的片選信號(hào)獨(dú)立，數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)共用，為了節(jié)省I/O口，將讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)nOE和new都共用，并且它們與所掛在總線(xiàn)上的總線(xiàn)型外設(shè)（SRAM、主板上的液晶以及外擴(kuò)總線(xiàn)PACK）都是共用的。2片AT49BV322D70TU的片選信號(hào)分別為FLASH_nCS1和FLASH_nCS2。電路中隊(duì)芯片的片選信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行了上拉（R2R30）。Flash的數(shù)據(jù)總線(xiàn)與所有掛在總線(xiàn)上的總線(xiàn)型外設(shè)（SRAM、主板上的液晶以及外擴(kuò)總線(xiàn)PACK）都是共用的。如果應(yīng)用中，2個(gè)Flash（或某一個(gè)）不使用時(shí)，用戶(hù)可能不會(huì)再FPGA中定義并設(shè)置該器件的片選引腳，該片選引腳將為高阻態(tài)，不確定的電平有可能選通芯片，從而造成總線(xiàn)沖突。為了避免總線(xiàn)上其他的總線(xiàn)型外設(shè)在不使用時(shí)因意外而造成總線(xiàn)沖突，應(yīng)將這些外設(shè)的片選都上拉（低電平有效時(shí)）。 SRSM存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)板使用2片512KB的IS61LV25616AL（256K*16bit），每片SRAM都可兼容1MN容量的IS61LV51216AL，這樣SRAM容量最大可為2MB。SRAM可作為高速存儲(chǔ)器使用，如顯示緩存等。SRAM電路如圖222所示，電路基本與Flash相同。 7電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì) 圖222 SRAM電路SRAM的28（A18）腳用于1MB容量的IS61LV25616AL。電路中2片SRAM的片選信號(hào)獨(dú)立，數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)nOE和new都與Flash共用，并且也與所有掛在總線(xiàn)上的總線(xiàn)型外設(shè)（主板上的液晶以及外擴(kuò)總線(xiàn)PACK）共用。2片SRAM的片選信號(hào)分別為SRAM_ nCS1和SRAM_ nCS2。 SDRAM存儲(chǔ)器 SDRAM通常用于需要大量存儲(chǔ)且有成本要求的系統(tǒng)。SDRAM比較便宜，但需要實(shí)現(xiàn)刷新操作、行列管理、不同延時(shí)和命令序列等邏輯。 開(kāi)發(fā)板使用2片16位總線(xiàn)的8MB SDRAM器件K4S641632H（1MB*16bit*4banks），每片SDRAM都兼容16MB的K4S281632H（2MB*16bit*4banks）、32MB的K4S561632H（4MB*16bit*4banks）以及64MB，這樣SDRAM的最大容量可達(dá)128MB。SDRAM存儲(chǔ)電路如圖223所示。 8第2章 FPGA開(kāi)發(fā)板原理圖分析 圖223 SDRAM存儲(chǔ)電路2片SDRAM的片選是分開(kāi)的，為了節(jié)省I/O口，其數(shù)據(jù)總線(xiàn)是共用的。當(dāng)I/O口足夠時(shí)，可將數(shù)據(jù)總線(xiàn)分開(kāi)，片選信號(hào)共用，從而構(gòu)成一個(gè)32bit數(shù)據(jù)總線(xiàn)的SDRAM。 配置電路Cyclone FPGA使用SRAM單元來(lái)存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)。FPGA中的SRAM是易失性的，每次上電之前，配置數(shù)據(jù)必須重新下載到FPGA中。Cyclone FPGA的配置方式包括：主動(dòng)配置模式（AS）、被動(dòng)配置模式（PS）以及JTAG配置模式，如表231所示。用戶(hù)可以通過(guò)上述中的任一種下載配置數(shù)據(jù)到FPGA。 表231 Cyclone FPGA配置模式表配置模式 描述主動(dòng)串行配置（AS）采用串行配置器件（EPCSEPCSEPCS1EPCS64） 9電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)被動(dòng)配置（PS）采用專(zhuān)用配置器件（EPCEPCEPCEPCEPC16）采用配置控制器（單片機(jī)、CPLD等）配合Flash下載電纜 JTAG配置通過(guò)JTAG進(jìn)行配置開(kāi)發(fā)板提供2種配置方法：1. 調(diào)試時(shí)，使用運(yùn)行在豬計(jì)算機(jī)上的QuartusII軟件，通過(guò)JTAG電纜連接到電路板上電的10針JTAG接口直接下載配置數(shù)據(jù)到FPGA。用戶(hù)可以隨時(shí)進(jìn)行JTAG模式的配置，但是要注意JTAG模式配置是直接對(duì)FPGA的SRAM單元編程，掉電后丟失，因此再次上電后腰重新下載。2. 脫機(jī)運(yùn)行的情況下，采用串行配置器件EPCS進(jìn)行主動(dòng)配置(AS)。主動(dòng)串行配置模式（AS）是將配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在串行配置器件EPCS中，在每次系統(tǒng)上電是FPGA會(huì)自動(dòng)使用EPCS中的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。在脫機(jī)運(yùn)行之前，腰事先將配置數(shù)據(jù)通過(guò)編程器寫(xiě)入EPCS中。配置電路如圖232所示。圖232 配置電路 10第2章 FPGA開(kāi)發(fā)板原理圖分析如圖232所示，因?yàn)镕PGA上的nSTATUS、CONFIG _DONE引腳都是開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，所以都要接上拉電阻(R1R21)。串行配置器件的4針接口為：串行輸入時(shí)鐘(DCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出（DATA）、AS數(shù)據(jù)輸入(ASDI)以及低有效的片選（nCS）。這4個(gè)引腳分別與FPGA的DCLK、DATA0、ASDO以及nCSO引腳相連接（這4個(gè)引腳有設(shè)有內(nèi)部弱上拉，以確保懸空時(shí)狀態(tài)的穩(wěn)定）。此外完成主動(dòng)配置還需要用到引腳nSTATUS、nCONFIG、CONFIG _DONE、nCE、MSEL0和MSEL1?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置FPGA上的MSEL0和MSEL1兩個(gè)引腳的狀態(tài)來(lái)選擇表231中所列配置模式中的一種來(lái)進(jìn)行FPGA的配置。各種配置方式的MSEL0、MSEL1設(shè)置見(jiàn)表233。 表233 配置模式設(shè)置MSEL1MSEL0配置模式00AS主動(dòng)（串行配置器件）01PS被動(dòng)（CPLD控制）00或1JTAG配置 復(fù)位電路由于FPGA芯片的高速、低工作電壓導(dǎo)致其噪聲容限低，所以對(duì)電源的紋波、瞬態(tài)響應(yīng)性能、時(shí)鐘源的穩(wěn)定性和電源監(jiān)控可靠性等諸多方面也提出了更高的要求，開(kāi)發(fā)板的復(fù)位電路使用了I2C存儲(chǔ)器的電源監(jiān)控芯片CAT1025SI30（~）提高了系統(tǒng)的可靠性。復(fù)位電路如圖241。 11電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)圖241復(fù)位電路在圖241中，SW6是復(fù)位按鍵用于手動(dòng)復(fù)位，作為調(diào)試程序是用。3腳和2腳的下拉電阻和上拉電阻必須接上。 時(shí)鐘電路FPGA內(nèi)部沒(méi)有振蕩電路，使用有源晶振是比較理想的選擇。~387MHz，~275MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)輸入時(shí)鐘頻率較低時(shí)，可以使用FPGA的內(nèi)部PLL調(diào)整FPGA所需的系統(tǒng)時(shí)鐘，使系統(tǒng)運(yùn)行速度更快。系統(tǒng)時(shí)鐘電路如圖圖251 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 一個(gè)48MHz的有源晶振作為系統(tǒng)的時(shí)鐘源。為了得到一個(gè)穩(wěn)定、精確的 12第2章 FPGA開(kāi)發(fā)板原理圖分析時(shí)鐘頻率，有源晶振的供電電源經(jīng)過(guò)了LC濾波。 FPGA I/O口分配電路FPGA I/O口分配電路如圖261所示。圖261 FPGA I/O口分配電路由于PLL輸出引腳輸出的時(shí)鐘頻率很高，考慮到高速時(shí)鐘信號(hào)的反射，在兩個(gè)PLL輸出引腳都連接了一個(gè)30Ω的終端匹配電阻用于降低反射信號(hào)的幅度，增加電路的可靠性。 擴(kuò)展接口電路為了方便外設(shè)和其他功能電路的擴(kuò)展，在本開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)方案中增加了各種接口電路。通過(guò)擴(kuò)展接口電路，可以將外設(shè)及其他功能電路獨(dú)立開(kāi)板。這既可以防止主板面積過(guò)大，也方便后續(xù)對(duì)電路的檢測(cè)。 13電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì) 外擴(kuò)I/O