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FPGA 使用手册 pdf

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FPGA 使用手册 pdf

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Storm IV_E15_FPGA 使用手册 目录: Storm IV_E15_FPGA 使用手册.................................................................. 1 1. STORM IV_E15_FPGA 简介:............................................................ 1 2. 使用前必读 .............................................................................................. 2 3. FPGA 学习指导....................................................................................... 4 4. 学习重点 .................................................................................................. 6  VHDL 还是 Verilog? ...................................................................... 6  NIOS 还是 Verilog? ........................................................................ 7  为什么要学习 FPGA ........................................................................ 7 5. STORM IV_E15_FPGA 规格:............................................................ 8 6. 硬件功能简介 .......................................................................................... 9 7. 应用程序 ................................................................................................ 21 8. 其他使用说明 ........................................................................................ 25 1. STORM IV_E15_FPGA 简介: STORM IV_E15_FPGA 开发板的目的是用来学习 PFGA 以 及 ASIC 芯片的逻辑设计。程序全部采用当前最流行的 Verilog HDL 语言开发。通过本套开发板可以掌握 FPGA 以及 ASIC 芯 片的逻辑代码设计方法,RTL 代码编写规范,层次设计方法, 异步路径出来,FIFO 管理,RAM 表项读写,典型电路设计, PFGA 以及 ASIC 芯片的设计流程,STA 分析方法,代码综合 优化。 STORM IV_E15_FPGA 使用 QUARYUS 开发。 2. 使用前必读 1、电源 本开发板使用 USB 电源供电,使用前请插上 USB 电源, USB 电源可以使用电脑 USB 接口,也可以使用手机充电器, 非常方便。 另外 USB 下载器也需要使用 USB 接口,所以正常来讲, 本开发板需要两个 USB 接口,一个给开发板供电,一个给 USB 下载器使用。 2、开发板上有很多芯片,使用过程中请避免用手接触 芯片、管脚、IO,避免开发板受静电烧毁,最好能带静电 手套操作。 3、当您拿到板子时候,可能比较迷茫,如何进行测试, 首先要了解测试需要将软件生成的程序文件下载到 FPGA 中,需要涉及 QUARTUS 软件使用和 USB 下载器下载。 【说明】 1、QUARTUS 软件是 FPGA 进行编码、综合、布局布线、时序 分析、生产可执行文件的软件。 2、USB Blaster 下载器是将程序下载到 FPGA 里面的工具,有 JTAG 和 AS 两种下载方式,JTAG 下载方式是直接将程序文件下载 到 FPGA 里面,由于 FPGA 是 SRAM 结构,掉电后程序消失,AS 下载方式是将程序下载到配置芯片里面,然后配置芯片自动加载到 FPGA 里面,掉电后程序不消失。一般使用 JTAG 做调试和下载。 下面是拿到板子后的具体操作步骤。 第一步:首先观看我们的《视频教程_开发板简介.wmv》, 整体熟悉下 FPGA 开发板,看完这个视频后,请您进行第二 步操作。 第二步:安装 QUARTUS 软件,此处直接看安装和破解 视频即可,视频讲解位于光盘 A\视频教程\配套视频目录: Quartus 11.0 安装与破解_32 位操作系统.wmv 和 Quartus 11.0 安装与破解_64 位操作系统.wmv(根据操作系统类型选择, 操作系统是 XP 和 WIN7 32 的选择 32 位,操作系统是 WIN7 64 或者其他 64 位的选择 64 位),安装说明请见:光盘 B\ 软件\ALTERA 相关软件目录。 注意:破解成功的标志是将 光盘 A\Project\FuncTest (开发板配套测试程序)\LED 工 程全编译通过,全编译是点击 QUARTUS 软件中的 图 标,需要将这个 LED 工程目录拷贝到 D 盘下面,保证路径 中没有中文,否则编译会出错。 第三步:QUARTUS 软件安装完成后,请安装 USB Blatser 下载器驱动,此处直接看安装和破解视频即可,视频讲解位 于光盘 A\视频教程\配套视频目录:Quartus 11.0 安装与破解 _32 位操作系统.wmv 和 Quartus 11.0 安装与破解_64 位操作 系统.wmv(根据操作系统类型选择,操作系统是 XP 和 WIN7 32 的选择 32 位,操作系统是 WIN7 64 或者其他 64 位的选 择 64 位),安装说明请见:光盘 A\USB Blaster 目录。 第四步:QUARTUS 安装完成后,就可以进行测试了, 测试之前请您观看光盘 A\视频教程\配套视频教程\视频教程 _新建 Quartus 工程.wmv,这个视频讲解了 QUARTUS 如何 操作,如何下载程序等基础知识,您看完这个视频后也就清 楚了如何下载程序。 测试的时候只要 QUARTUS 打开就可以了,不需要重新 编译工程的,因为我们默认已经编译好了,您只需要点击编 程按钮通过 JTAG 下载到 FPGA 即可测试。 测试主要完成下面几个测试即可: 1、LED 工程, 现象: sof 文件下载到板子上 LED 流水显示。 2、KeyToLED 工程,现象: sof 下载到板子上,四个按 键分别控制 8 个 LED 显示。 3、KeyToBeep 工程,现象: sof 下载到板子上,左下角 (KEY4)按键控制蜂鸣器是否响。 4、lm75_rd 工程,现象: sof 下载到板子上,等几秒钟 后 LED 会有几个发光,吹气到 LM75 芯片上(温度发生变 化),LED 显示发生变化。 5、SDRAM 工程,现象: sof 下载到板子上,LED 间插 发光(四个 LED 灯亮,四个 LED 不亮)。 6、SegLed 工程,现象: sof 下载到板子上,数码管最高 位从 0 计数到 9。 7、LCD1602 工程,现象: 先将 LCD1602 插到开发板上, 然后上电,将 sof 下载到板子上,LCD1602 显示欢迎字母。 说明: 1、 如果您没有 LCD1602, LCD1602 可以不用测试。 2、 当您测试完 7 个工程后,说明开发板基本没有问题 了,如果有问题请收到货三天内及时联系客服,如 果没有问题,请亲记得五分好评哦,谢谢您啦! 第五步:您可以开始正式学习了,学习前先请您看下 FPAG 学习指导。 3. FPGA 学习指导 亲,您好,这里首先介绍下 FPGA 入门的一些步骤。 1、先了解 FPGA 和 Verilog,知道这两个东西能做什么, 用在哪里。 2、知道 FPGA 和 Verilog 的重要性后,您得抓紧时间学 习了,一万年不太久,只争朝夕! 3、如何学习 FPGA 和 Verilog 呢,最好有个导师指导, 但是,这个一般可遇不可求。没有导师辅导的情况下,只能 靠自己,这里建议大家买个开发板学习。如果您购买了我们 的开发板,那么我们就是您的入门导师,有不清楚的地方可 以电话联系我们。另外我们开发板会送很多资料,还有程序 以及硬件知识,对您学习 FPGA 和 Verilog 有非常大的帮助, 只有动手实践了,学到的东西才是您自己的。 4、先对 Altera 的芯片有个基本了解,知道 FPGA 有 AS 和 JTAG 两种下载模式,然后安装配套软件,当然前面功能 测试已经安装过软件了,初期安装 QUARTUS 即可,后期可 以安装 NIOS II 和 Modelsim。 5、功能测试完成后,您对 FPGA 应该大概有个感觉,此 时应该可以激起您学习 FPGA 的兴趣了。 6、现在可以学习 Verilog 了,Verilog 我们的光盘里有视 频教程,挨着看就好了,ZLG 的视频很好的,主要掌握基 本的语法就可以了,太复杂的暂时不要去花时间,我写了 5 年的代码,几个大型项目,都不需要用到非常复杂的语法。 另外有啥不懂的可以直接问我。 7、如果您没有数字电路基础,那需要把光盘里的基本程 序(门电路、组合逻辑)掌握哦,有基本的数字电路基础也 可以再复习下。 8、现在可以对着提供的配套程序分析代码了,可以先看 配套视频教程,也可以自己试着写几个练手,要多写、多实 践、多思考哦,很多同学都是用 C 语言的思路去思考 VERILOG , 现 在 请 大 家 换 到 硬 件 电 路 的 思 路 去 思 考 VERILOG。别急,多实践后,您才明白两者差异。 9、Verilog 学习累了,就看看 FPGA 的基本结构,了解下 什么是查找表 LUT 等基本的 FPAG 单元,知道 ALTERA 的 系列型号,还是比较有意思的。 10、基本的程序会写之后,可以适当编写复杂的程序, 我们的光盘里面分了几个阶段,就是针对不同阶段的您准备 的。 11、RTL 代码是需要验证的,需要编写测试环境进行 UT 单元测试,我们的光盘里也有配套资料的,好好学习吧。 12、现在您应该基本入门了,可以找几个大的程序练手 吧,推荐 SDRAM 和 CPU 设计程序。 贴心提醒: 我们开发板提供了很多配套视频教程,大家可以先看下 配套视频教程中的入门简介,这里面会有一个系统的基本简 介,让您不再找不到北! 强烈推荐书籍: 光盘 A\FPGA 设计\FPGA 设计文档《Altera FPGA_CPLD 设计 基础篇》 《Altera FPGA_CPLD 设计 高级篇》,光盘 A\Verilog HDL\《Verilog 硬件描述语言》。 4. 学习重点  VHDL 还是 Verilog? 很多初学者对于 FPGA 学习没有方向,之前一个初学者学习 了 VHDL 一个月时间,然后才问我该学习什么 VHDL 还是 Verilog,这个地方强调下,现在基本所有的芯片和设计全部采 用 Verilog 设计,我本身是 6 年的芯片设计工程师,设计了几款 大型芯片,全部采用 Verilog,包括 ARM 的芯片和 IP 都是全部 采用 Verilog,使用 VHDL 的人非常非常少,只有部分学校在教 学,Verilog 已经占据了完全主导的地位。  NIOS 还是 Verilog? 可能很多初学者觉得 NIOS 很高级,但是很遗憾的告诉大家, FPGA 的主流设计是使用 Verilog,为什么不使用 NIOS 呢?因 为 NIOS 使用 C 语言开发,需要 FPGA 使用宝贵的逻辑资源内 建一个 CPU,速度还比不上一般的 ARM 芯片,另外功耗、成 本都比 ARM 高很多,易用性也比 ARM 差很多,实在是有很 少理由使用 NIOS。 那么 FPGA 为什么还那么流行呢?主要是 FPGA 是逻辑器 件,内部都是由可以编程的寄存器、组合逻辑构成,使用硬件 语言编程实现,可以一个时钟周期执行一次动作,甚至 0 个时 钟周期都可以执行操作(完全组合逻辑实现),单片机/ARM 需 要 CPU 取指、译码、执行,那么自然 FPGA 速度非常非常快, 这一点是 ARM 替代不了的。  为什么要学习 FPGA 懂单片机的非常多、门槛也低,竞争惨烈,工资低,而 FPGA 由于本身属于高端器件,懂的人不是特别多,所以相对来讲待 遇较高,精通 FPGA 的待遇达到 8000+以上完全没有问题。 这个地方说明下,精通 FPGA,是指精通 FPGA 的 Verilog 设计,而不是 NIOS,没有哪个公司会因为你会使用 NIOS 而给 你很高待遇,那样还不如招一个会 ARM 的。 现在,亲,就紧跟我们的步伐带您走进 FPGA 的世界吧!! 5. STORM IV_E15_FPGA 规格: 硬件资源非常丰富,板上所有器件和功能全部测试通过,相 关程序以及典型电路非常给力,是一款性价比非常高的 FPGA 学习和开发板。 6. 硬件功能简介 1、 8 个 LED 发光二极管; 2、 4 个通用按键; 3、 1 个 50M 有源晶振; 【说明】系统时钟使用 50Mhz 的晶振,如有其它频率需 求可以使用 PLL 倍频或者降频使用,降频也可以自己设计 分频器。 4、 1 个 4 位七段数码管; 5、 1 个蜂鸣器; 6、 2 个 PS/2 接口; 7、 1 个 RS232 UART 串口; 8、 1 个 VGA 接口; 9、 1 个 I2C 接口的 E2PROM; 10、 1 个温度传感器 LM75; 11、 1 个 JTAG 接口 12、 1 个 AS 接口; 13、 1 个 LCD-1602 液晶接口; 【说明】LCD1602 液晶接口和 LCD12864 共用管脚,请 避免同时使用两个液晶,另外由于液晶需要使用 5V 电源, 所以在测试液晶的湿时候必须将开发板的 USB 电源接上提 供 5V 电源,否则液晶不工作。 14、 1 个 LCD-12864 液晶接口; 【说明】LCD1602 液晶接口和 LCD12864 共用管脚,请 避免同时使用两个液晶。 15、 1 片 SDRAM; 【说明】SDRAM 使用 16bit 数据模式 16、 1 片 SRAM; 【说明】SRAM 使用 16bit 数据模式 17、 1 片 FLASH; 【说明】SRAM 使用 16bit 数据模式,板子实际使用型号 为 S29AL032D70,容量一致。 18、 1 片 EP4E15F17C8; 19、 1 片 EPCS16; 20、 扩展说明 FPGA 核心板子接口 72 个 IO 引出来,分别是 J1、J2, 而且每个管脚在板上都有数字描述,方便扩展开发,在扩展 开发的时候建议选用没有使用的 FPGA IO 管脚。 7. 应用程序 应用程序分为四类: 总共有 80 多个 Veilog HDL 程序,程序非常丰富。 基本每个程序都配有详细设计文档,部分程序提供 TestBench,可以使用 Modelsim 仿真,详细设计文档中有简介, 规格,实现,源代码以及时序图,逻辑电路图以及日积月累。 8. 其他使用说明 1、在使用 USB JTAG 的测试的时候,由于 USB 接口可以 提供电源,所以此时开发板上可以使用 USB JTAG 提供的电 源,非常方便。在使用普通 JTAG 口的时候必须使用 USB 线 插到 USB 接口上。 2、LCD1602 液晶接口和 LCD12864 共用管脚,请避免同 时使用两个液晶,另外由于液晶需要使用 5V 电源,所以在 测试液晶的湿时候必须将开发板的 USB 电源接上提供 5V 电 源,否则液晶不工作。 3、LCD1602 液晶接口和 LCD12864 共用管脚,请避免同 时使用两个液晶,另外由于液晶需要使用 5V 电源,所以在 测试液晶的湿时候必须将开发板的 USB 电源接上提供 5V 电 源,否则液晶不工作。 2013-6-6 (C) 恒创科技

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