Basys3实验指导手册.doc
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1、Basys3实验指导手册第一章 Basys3硬件电路Basys3是围绕着一个Xilinx Artix-7 FPGA芯片XC7A35T-1CPG236C搭建的,它提供了完整、随时可以使用的硬件平台,并且它适合于从基本逻辑器件到复杂控制器件的各种主机电路。Basys3上集成了大量的I/O设备和FPGA所需的电路,由此可以构建无数设备而不需其他器件。主要规格/特殊功能产品规格:Basys3为想要学FPGA和数字电路设计的用户提供了一个理想的电路设计平台。Basys3开发板提供完整的硬件存取电路,可以完成从基本逻辑到复杂控制器的设计。四个标准扩展连接器配合用户设计的电路板,或Pmods(Digilen
2、t设计的A/D和D/A转换,电机驱动器,传感器输入等)其他功能。附带USB电缆提供电源和编程接口,使得其成为入门复杂数字电路设计系统的完美低成本平台。关键特性:1、 33,280 个逻辑单元,六输入LUT结构 2、 1,800 Kbits 快速RAM块 3、 5个时钟管理单元, 均各含一个锁相环 (PLL) 4、 90个DSP slices 5、 内部时钟最高可达450MHz 6、 1个片上模数转换器 (XADC)外围设备:1、 16个拨键开关 2、 16个LED 3、 5个按键开关 4、 4位7段数码管 5、 3个Pmod连接口 6、 一个专用AD信号Pmod接口 7、 12位的VGA输出接
3、口 8、 USB-UART桥 9、 串口flash 10、用于FPGA编程和通信的USB-JTAG口 11、可连接鼠标、键盘、记忆棒的USB口1.1 电源电路Basys3开发板可以通过2种方式进行供电,一种是通过J4的USB 端口供电;另一种是通过J6的接线柱进行供电(5V)。通过JP2跳线帽的不同选择进行供电方式的选择。电源开关通过SW16进行控制,LD20为电源开关的指示灯。电源的电路如下图所示:说明,如果选用外部电源(即J6)那么应该保证:1,电源电压在4.5V-5.5V 范围内;2,至少能提供1A的电流。注意:只有在特别情况下电源电压才可以使用3.6V电压。1.2 LED灯电路LED部
4、分的电路如图所示。当FPGA输出为高电平时,相应的LED点亮;否则,LED 熄灭。板上配有16个LED,在实验中灵活应用,可用作标志显示或代码调试的结果显示,既直观明了又简单方便。1.3 拨码开关电路拨码开关的电路如图所示。在使用这个16位拨码开关时请注意一点,当开关打到下档时,表示FPGA的输入为低电平:1.4 按键电路按键部分的电路如图所示。板上配有5个按键,当按键按下时,表示FPGA的相应输入脚为高电平。在学习过程中,建议每个工程都有一个复位输入,这对代码调试将大有好处:1.5 数码管电路数码管显示部分的电路如图所示。我们使用的是一个四位带小数点的七段共阳数码管,当我们相应的输出脚为低电
5、平时,该段位的LED点亮。位选位也是低电平选通:1.6 IO扩展电路4个标准的扩展连接器(其中一个为专用AD信号Pmod接口)允许设计使用面包板、用户设计的电路或Pmods扩展Basys3板,(Pmods是价格便宜的模拟和数字I / O模块,能提供一个A/ DD / A 转换,电机驱动器,传感器投入和许多其他功能)。1.7 USBUART转换电路Basys3开发板包含由FT2232芯片搭建而成的USBUART的转换电路。这使得你可以通过标准的Windows系统的COM端口用PC机上的应用于开发板进行通讯。在安装好驱动后,PC机可以从COM口向FPGA的B18和A18引脚发送I/O命令,从而产生
6、串行数据通信。Basys3开发板上提供两个状态指示灯,来提供产生数据通信时的直观视觉提示:发送数据指示灯LED(LD18)与接收数据指示灯(LD17)。FT2232芯片同时可以用来控制USBJTAG电路,然而两个电路的功能可以独立运行,并且两个电路同时运行时并不会相互影响。因此虽然只有一根Micro USB线,却可以同时进行程序下载、UART通讯以及供电。1.8 FPGA调试及配置电路上电后,Basys3板上必须配置FPGA,然后才能执行任何有用功能。在配置过程中,bit文件转移到FPGA内存单元中实现逻辑功能和电路互连。通过赛灵思公司免费的Vivado软件可以通过VHDL,Verilog语言
7、,或基于原理图的源文件创建.bit文件。下载程序有3种方式:1、 用Vivado通过JTAG方式下载.bit文件到FPGA芯片。2、 用Vivado通过QSPI方式下载.bit文件到Flash芯片,实现掉电不易失。3、 用U盘或移动硬盘通过J2的USB端口下载.bit文件到FPGA芯片(建议将.bit文件放到U盘根目录下,且只放1个),该U盘应该是FAT32文件系统。1.9 引脚分配表格第二章 XADC实验这一章我们将通过硬件描述语言HDLVerilog,在Basys3上进行AD转换的实验。这个简单的XADC演示项目展示了Basys3的AD转换能力。具体行为如下:1、随着选定的AD转换的管脚输
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