CN103293992B - U盘式fpga开发板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种U盘式FPGA开发板，其包括：一选择按键，其用于控制U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间进行切换；一USB接口；以及一电路板，其连接选择按键以及USB接口，其设置有：一USB单元，其连接USB接口以及选择按键，其用于根据选择按键的动作实现U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间的切换；一开发板单元，其包括一FPGA芯片、JTAG接口以及与连接FPGA芯片的多个学习元件，FPGA芯片连接USB单元，JTAG接口连接在USB接口以及USB单元之间。本发明能够使得开发板面积变小、便于携带、针对性更强。
Description
技术领域
本发明涉及一种开发板，尤其涉及一种U盘式FPGA开发板。
背景技术
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。自从其诞生以来，受到电子爱好者则的青睐。FPGA生产厂商为开拓市场，扩大FPGA的市场份额，也纷纷加大与高校和相关公司合作，进行技术培训以及生产配套的开发板或者开发板。但相对其他电子设备而言，FPGA技术门槛较高，加之目前的FPGA开发板存在面积过大，功能繁杂，不易携带，过于专业化，因此很难融入学习爱好者的日常生活。
初学者大多在接触FPGA后都会选择属于自己的一套开发板，现在市场上有给种各样的开发板，大多都集成很多外设模块。集成如此多的功能模块其面积和体积也就可想而知。开发板面积之大，功能之多，比较适合于团队或者项目组集体开发使用。而对于普通FPGA爱好者，其携带不便，功能冗杂，针对性不强。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种U盘式FPGA开发板，能够解决现有技术中开发板面积大、功能繁杂所造成的携带不便、针对性不强的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种U盘式FPGA开发板，其包括：一选择按键，其用于控制U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间进行切换；一USB接口；以及一电路板，其连接选择按键以及USB接口，其设置有：一USB单元，其连接USB接口以及选择按键，其用于根据选择按键的动作实现U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间的切换；一开发板单元，其包括一FPGA芯片、JTAG接口以及与连接FPGA芯片的多个学习元件，FPGA芯片连接USB单元，JTAG接口连接在USB接口以及USB单元之间；其中，当选择按键选择USB状态时，U盘式FPGA开发板启用USB单元，数据通过USB接口进行通讯传输；当选择按键选择开发板状态时，U盘式FPGA开发板启用开发板单元，数据通过USB接口、JTAG接口进行通讯传输。
优选地，USB单元包括：一USB控制模块，其连接FPGA芯片、JTAG接口以及USB接口；一配置单元，其连接在USB控制模块以及选择按键之间，配置单元存储有USB固件程序以及JTAG接口固件程序；以及一存储单元，其用于存储USB单元的数据，其连接USB控制模块；其中，当选择按键选择USB状态时，U盘式FPGA开发板启用USB单元，USB控制模块加载配置单元中的USB固件程序，数据通过USB接口以及USB控制模块进行传输通讯；当选择按键选择使用开发板时，U盘式FPGA开发板启用开发板单元，USB控制模块加载配置单元中的JTAG接口固件程序，数据通过USB接口、JTAG接口、USB控制模块以及FPGA芯片进行传输通讯。
优选地，USB控制模块基于CY7C68013-A芯片设计的。
优选地，配置单元包括两个E2PROM，两个E2PROM分别存储有USB固件程序以及JTAG接口固件程序。
优选地，FPGA芯片的型号为SPARTAN-6 XC6SLX16。
优选地，开发板单元的学习元件包括：8位Led、至少两个按键、串口、管脚、音频接口、I2C lcd液晶显示屏、SRAM存储器、SPI FLASH以及晶振。
优选地，电路板的大小为3cm 10cm。
优选地，存储单元为8G的Flash。
与现有技术相比，本发明的U盘式FPGA开发板，通过综合开发板和U盘的功能，并根据需要把相应的学习元件集成到U盘大小的电路板上，这样就使得该U盘式FPGA开发板既可以作为开发板使用，满足普通开发者的实际使用要求，实用性和针对性更强，也可以作为U盘使用，便于携带，保证了开发人员的资料的安全性。
附图说明
图1是本发明的U盘式FPGA开发板的原理图。
附图标记说明如下：电路板1 开发板单元11 FPGA芯片111 JTAG接口112 USB单元12 USB控制模块121 配置单元122 存储单元123 USB接口2 选择按键3。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
请参阅图1，本发明的U盘式FPGA开发板，可以作为USB或者开发板来使用，其包括：一电路板1、一USB接口2以及一选择按键3。电路板1连接选择按键3以及USB接口2。
电路板1上设置有：一开发板单元11以及一USB单元12。USB单元12连接USB接口2以及选择按键3。开发板单元11包括其包括FPGA芯片111、JTAG接口112以及与连接FPGA芯片的多个学习元件。FPGA芯片111连接USB单元12，JTAG接口连接在USB接口2以及USB单元12之间。USB单元12根据选择按键3提供的动作实现U盘式FPGA开发板在USB存储器以及开发板两种状态之间的切换。其中，当选择按键3选择USB状态时，U盘式FPGA开发板启用USB单元2，数据通过USB接口2进行通讯传输，当选择按键3选择开发板状态时，U盘式FPGA开发板启用开发板单元1，数据通过USB接口2、JTAG接口112进行通讯传输。
本实施例中，电路板1的大小为3cm 10cm。该U盘式FPGA开发板的电路板1的面积比市场上的开发板小，大小跟普通的U盘相当，可以随身携带，使用起来十分方便。
USB单元12包括：一USB控制模块121、一配置单元122以及一存储单元123。USB控制模块121连接FPGA芯片111、JTAG接口112以及USB接口2，配置单元122连接在USB控制模块121以及选择按键3之间，存储单元123连接USB控制模块121。配置单元122存储有USB固件程序以及JTAG接口固件程序。存储单元123用于存储USB单元12的数据。 其中，当选择按键3选择USB状态时，U盘式FPGA开发板启用USB单元12，USB控制模块121加载配置单元122中的USB固件程序，数据通过USB接口2以及USB控制模块121进行传输通讯。当选择按键3选择使用开发板时，U盘式FPGA开发板启用开发板单元11，USB控制模块121加载配置单元122中的JTAG接口固件程序，数据通过USB接口2、JTAG接口112、USB控制模块121以及FPGA芯片111进行传输通讯。
USB控制模块121基于CYPRESS公司生产的CY7C68013-A芯片设计的。该芯片内部包含一块51核，通过该51核来配置芯片寄存器。
配置单元122包括两个E2PROM。E2PROM分别存储有USB固件程序以及JTAG接口固件程序。本实施例中，存储单元123为8GB的FLASH。
本实施例中，FPGA芯片111的型号为SPARTAN-6 XC6SLX16。该FPGA芯片111采用的封装为CPG196。在其它实施例中，开发单元的芯片采用MCU芯片等其它嵌入式芯片。其他嵌入式芯片也适合本专利的系统架构。
JTAG接口112用于当本发明作为开发板使用时，可以作为开发板的芯片的程序调试和下载的端口。
开发板单元11的学习元件包括：8位Led、至少两个按键、串口、管脚、音频接口、I2C lcd液晶显示屏、SRAM存储器、SPI FLASH以及晶振。其中，8位Led可用于led显示实验；按键可用于通过按键输入实验；串口可用于开发板串口收发实验；管脚可用于开发板连接拓展外设；音频可为该开发板提供一对音频输入输出接口；SRAM存储器用于开发板单元的数据存储；I2C lcd液晶显示屏可用于I2C总线学习和调试；SPI FLASH可用于开发板存储和固化程序；晶振可以为FPGA芯片提供50MHz的时钟。在设计这些学习元件的封装时，尽量采用比较小的封装或者线路，以减少电路板的面积。例如，串口采用三根数据线代替原来的串口接口，还有液晶屏采用用I2C的lcd液晶显示屏代替总线型的液晶屏，这样都使得学习元件在电路板上占用的空间变小，从而减小开发板的面积。上述的学习元件可以根据实际的需要进行设置，使其符合初学者或者使用者开发、实验的要求，这样就能够使得开发板更具实用性。
下面结合图1来说明本发明的工作原理进行说明。
本发明的U盘式FPGA开发板通过USB接口2直接插入电脑PC的USB接口就可以与PC实现通讯连接，再通过选择按键3选择该U盘式FPGA开发板作为开发板使用或者是U盘使用。如果选择按键3选择作为USB使用，则USB控制模块121加载配置单元122中的USB固件程序，数据通过USB接口2以及USB控制模块进行传输通讯，U盘式FPGA开发板只作为U盘使用。如果选择按键3选择作为开发板使用，则USB控制模块121加载配置单元122中的JTAG接口固件程序，数据通过USB接口2、JTAG接口112、USB控制模块121以及FPGA芯片111进行传输通讯，U盘式FPGA开发板只作为开发板使用。这样就使得该FPGA开发板能够同时兼顾两种模式下的数据通讯，并且使得该FPGA开发板只有U盘大小的体积。
与现有技术相比，本发明的U盘式FPGA开发板，通过综合开发板和U盘的功能，并根据需要把相应的学习元件集成到U盘大小的电路板上，这样就使得该U盘式FPGA开发板既可以作为开发板使用，满足普通开发者的实际使用要求，实用性和针对性更强，也可以作为U盘使用，保证了开发人员的资料的安全性。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种U盘式FPGA开发板，其特征在于，其包括：
一选择按键，其用于控制所述U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间进行切换；
一USB接口；以及
一电路板，其连接所述选择按键以及USB接口，其设置有：
一USB单元，其连接所述USB接口以及所述选择按键，其用于根据所述选择按键的动作实现所述U盘式FPGA开发板在USB以及开发板两种状态之间的切换；
一开发板单元，其包括一FPGA芯片、JTAG接口以及与连接所述FPGA芯片的多个学习元件，所述FPGA芯片连接所述USB单元，所述JTAG接口连接在所述USB接口以及USB单元之间；
其中，当所述选择按键选择USB状态时，所述U盘式FPGA开发板启用所述USB单元，数据通过所述USB接口进行通讯传输；当所述选择按键选择开发板状态时，所述U盘式FPGA开发板启用所述开发板单元，数据通过所述USB接口、JTAG接口进行通讯传输。
2.如权利要求1所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述USB单元包括：
一USB控制模块，其连接所述FPGA芯片、JTAG接口以及USB接口；
一配置单元，其连接在所述USB控制模块以及选择按键之间，所述配置单元存储有USB固件程序以及JTAG接口固件程序；以及
一存储单元，其用于存储所述USB单元的数据，其连接所述USB控制模块；
其中，当所述选择按键选择USB状态时，所述U盘式FPGA开发板启用所述USB单元，所述USB控制模块加载所述配置单元中的USB固件程序，数据通过所述USB接口以及USB控制模块进行传输通讯；当所述选择按键选择使用开发板时，所述U盘式FPGA开发板启用所述开发板单元，所述USB控制模块加载所述配置单元中的JTAG接口固件程序，数据通过所述USB接口、JTAG接口、USB控制模块以及FPGA芯片进行传输通讯。
3.如权利要求2所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述USB控制模块基于CY7C68013-A芯片设计的。
4.如权利要求2所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述配置单元包括两个E2PROM，所述两个E2PROM分别存储有所述USB固件程序以及JTAG接口固件程序。
5.如权利要求1所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述FPGA芯片的型号为SPARTAN-6 XC6SLX16。
6.如权利要求1所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述开发板单元的学习元件包括：8位Led、至少两个按键、串口、管脚、音频接口、I2C lcd液晶显示屏、SRAM存储器、SPI FLASH以及晶振。
7.如权利要求1所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述电路板的大小为3cm 10cm。
8.如权利要求2所述的U盘式FPGA开发板，其特征在于，所述存储单元为8G的Flash。
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