便攜式FPGA實驗平臺EGO1介紹

口袋實驗平臺EGO1是賽靈思大學計劃官方合作伙伴依元素科技有限公司與上海交通大學聯合開發的便攜式FPGA實驗平臺。

板載芯片： 該平臺板載了Xilinx 28nm工藝的Artix-7系列FPGA芯片，型號為XC7A35T-1CSG324C。

其中，A表示Artix-7系列，35表示邏輯單元數量大約是35k，-1是速度等級，數字越大速度等級越高，csg是芯片的封裝形式，324表示芯片有324個引腳。

FPGA芯片的引腳都排列在芯片的背面。有關該芯片片內資源可在賽靈思官網搜索ds180進行下載查看。

板卡供電： 可以通過Type-C接口連接pc機，也可以在這里外接5V的直流電源。在板卡的背面有電壓轉換電路，負責將＋5V的供電電壓轉換為板卡所需要的各類工作電壓。

例如，內核電壓和Block Ram工作電壓為1.0V，輔助電壓為1.8V，而IO供電電壓為3.3V。內核電壓是FPGA內部邏輯的工作電壓，FPGA器件的功耗主要來自內核功耗；輔助電壓用于給FPGA內各功能模塊的互聯資源供電。

**系統時鐘：**由 100MHz 的時鐘芯片提供，輸出的時鐘信號直接與 FPGA 全局時鐘輸入引腳（P17） 相連 。設計中所需要的其他頻率的時鐘信號，可以使用硬件描述語言設計分頻電路也可以直接使用IP核產生。

配置方式： FPGA的配置有兩種方式。

①一種是通過usb轉JTAG接口，也就是用于供電的Type-C接口進行配置，將程序直接配置到fpga中，進行運行。此方式的配置文件后綴為.bit，由vivado自動生成。

由于一般的FPGA都是基于SRAM工藝，斷電后數據消失，上電需要重新進行配置。一般在調試程序時，采用這種配置方式，速度較快。

②如果設計要脫機運行，可以采用SPI Flash上電自啟動配置方式，需要vivado設置產生后綴為.bin的配置文件，然后燒錄到配置芯片中，也就是板載的FLASH中。當上電時，fpga會自動讀取FLASH中的配置數據。

這里的跳線用來選擇配置方式，跳線帽在左，兩種方式都可以，跳線帽在右，則為JTAG配置模式。詳細的配置方法參考，ug470文檔。

SRAM： 板卡還搭載了一個8M容量的SRAM，用于FPGA存儲容量的擴展。

通用I/O：

--按鍵（輸入）： 板卡左邊有兩個按鍵，上面的S5用于擦ca除配置（重配置引腳，重新加載配置代碼），下面的S6可以作為低電平復位按鍵。板卡右下方也有五個按鍵供用戶使用。

這些按鍵按是低有效還是高有效呢？我們需要查找板卡的電路圖，電路圖是我們要經常查看的文檔，是第一手資料。我們要使用按鍵，要點燈，點亮數碼管，輸入輸出引腳應該置高還是置低，要根據電路圖的設計來確定。

從電路圖可用看出，左邊這兩個按鍵在沒有按下的時候引腳連接的是3.3V電壓，是高電平，當按鍵按下的時候，引腳接地，電位被拉低，因此，按鍵按下是邏輯0。而右邊的按鍵在沒有按下時為邏輯0，按下時接通3.3V電壓，為邏輯1.

--開關（輸入）： 通用IO還包括8個獨立的撥碼開關，和1個8位的DIP開關，總共可提供16位輸入。

**--LED燈（輸出）：**還有16個led燈，可用來指示輸出邏輯，輸出高電平時被點亮。

--數碼管（輸出）： 板卡還提供有8個七段數碼管。

--擴展I/O引腳： 板卡最左邊引出32個雙向IO，用來作I/O擴展 。最上面兩個引腳是3.3V電壓，下面兩個是接地。最下面的七對引腳可以作為XADC的差分輸入。

**其他接口：**EGO1還提供有VGA接口，音頻輸出接口，以及可以連接鍵盤鼠標的USB接口。通過這些接口，同學們可以進行很多有意思的項目設計。例如，大家都很感興趣的游戲設計，都是通過EGO1實現的。

通信接口包括UART接口，也使用的是這里的Type-c接口，接上主機后會自動識別為串口。板卡背面還有藍牙模塊。

**XADC：**FPGA芯片內部集成了兩個 12bit 位寬、采樣率為 1MSPS 的 模數轉換器，叫做XADC。通用IO中的部分引腳可以作為XADC的差分輸入。通過板卡自帶電位器可以提供0-1V的模擬電壓。相關使用方法可以查看文檔ug480。

**DAC：**板卡還集成了 8 位的數模轉換芯片DAC0832。