CN207440581U - 一种fpga通用开发板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种FPGA通用开发板。该FPGA通用开发板包括FPGA模块、电源模块、晶振模块、接口模块、下载模块、外围调试模块以及存储模块；FPGA模块分别与电源模块、晶振模块、接口模块、下载模块、外围调试模块以及存储模块连接；电源模块与存储模块、下载模块、晶振模块、外围调试模块连接；电源模块用于为FPGA模块、存储模块、下载模块、晶振模块和外围调试模块提供工作电压；晶振模块用于为FPGA模块提供工作时钟；FPGA模块用于接收通过下载模块下载的比特流文件；存储模块用于将比特流文件存储；外围调试模块用于对比特流文件进行调试；接口模块用于根据比特流文件中的内容输出信号。该FPGA通用开发板实现对高云推出的FPGA芯片快速、高效的评估。

Description

一种FPGA通用开发板

技术领域

本实用新型涉及一种嵌入式硬件技术领域，尤其是一种FPGA通用开发板。

背景技术

FPGA(英文全称:Field－Programmable Gate Array，中文全称：现场可编程逻辑阵列)，它是在PAL是(英文全称:Phase Alteration Lin，中文全称：帕尔制)、GAL(英文全称:Generic Array Logic，中文全称:通用阵列逻辑)、CPLD(英文全称：ComplexProgrammable Logic Device，中文全称：复杂可编程逻辑器件)等可编程器件的基础上进一步发展的产物，FPGA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。

高云推出了一系列FPGA(英文全称：Field－Programmable Gate Array，中文全称：现场可编程门阵列)芯片，该芯片在内部集成了大容量的SDRAM(英文全称:SynchronousDynamic Random Access Memory，中文全称：同步动态随机存取內存)存储空间，支持MIPI(英文全称：Mobile Industry Processor Interface，中文全称：移动产业处理器接口)接口、LVDS(英文全称：Low Voltage Differential Signaling，中文全称：低压差分信号)接口和I3C接口，可广泛应用于LCD屏、LED屏、MIPI屏、工业控制等领域。目前市场上还未有基于此FPGA的评估板，并且不能满足不同用户的对此类FPGA芯片的评估需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种FPGA通用开发板，针对高云最新推出的FPGA芯片，针对此芯片的特点及可能的应用场景，设计了一款通用开发板，整体布局合理，性能可靠，可满足不同用户的对此芯片的评估需求，该开发板还兼容其他同系列同封装器件的评估。

本实用新型是这样实现的，所述FPGA通用开发板包括FPGA模块、电源模块、晶振模块、接口模块、下载模块、外围调试模块以及存储模块；

所述FPGA模块分别与所述电源模块、所述晶振模块、所述接口模块、所述下载模块、所述外围调试模块以及所述存储模块连接；所述电源模块与所述存储模块、所述下载模块、所述晶振模块、所述外围调试模块连接；

所述电源模块用于为所述FPGA模块、所述存储模块、所述下载模块、所述晶振模块和所述外围调试模块提供工作电压；所述晶振模块用于为所述FPGA模块提供工作时钟；所述FPGA模块用于接收通过所述下载模块下载的比特流文件；所述存储模块用于将所述比特流文件存储；所述外围调试模块用于对所述比特流文件进行调试；所述接口模块用于根据所述比特流文件中的内容输出信号。

进一步地，所述FPGA模块包括FPGA芯片，所述FPGA芯片型号为GW1NR-LV9QN88C6。

进一步地，所述存储模块包括存储芯片，所述存储芯片型号为W25Q64FVSSIG。

进一步地所述电源模块包括电源芯片，所述电源芯片的型号为APW7104A。

进一步地，所述下载模块包括协议转换芯片，所述协议转换芯片型号为FT2232HL。

进一步地，所述外围调试模块包括轻触按键开关、滑动开关以及LED灯。

进一步地，所述轻触按键开关型号为TL1105F160Q；所述滑动开关型号为EG1218；所述LED灯，型号为19-217/GHC-YN1P2B18X/3T。

进一步地，所述晶振模块包括时钟频率为50MHz的晶振，所述晶振型号为OCETCCJANF-50.000000。

进一步地，所述接口模块包括通用输入输出接口、MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口，用于为不同信号传输提供接口。

进一步地，所述通用输入输出接口包括两个型号为DC3-40P 2.54mm的插座，所述MIPI接口、所述LVDS接口以及所述I3C接口共用两个型号为DC3-20P2.00mm的插座。

本实用新型提供的一种FPGA通用开发板，该开发板具有丰富的外部接口，方便用户进行外部模块扩展，FPGA模块内部集成了丰富的存储资源，可协助用户完成集成化设计，此开发板还具有下载接口，用户通过下载接口对FPGA芯片所需的程序进行下载，完成对FPGA芯片的配置，该开发板还兼容其他同系列同封装器件的评估。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种FPGA通用开发板的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实用新型一实施例所提供的一种FPGA通用开发板的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，FPGA通用开发板包括FPGA模块10、电源模块70、晶振模块60、接口模块50、下载模块30、外围调试模块40以及存储模块20；

FPGA模块10分别与电源模块70、晶振模块60、接口模块50、下载模块30、外围调试模块40以及存储模块20连接；电源模块70与存储模块20、下载模块30、晶振模块60和外围调试模块40连接，接口模块50至少包括两种接口；

电源模块70用于为FPGA模块10、存储模块20、下载模块30、晶振模块60和外围调试模块40提供工作电压；晶振模块60用于为FPGA模块10提供工作时钟；FPGA模块10用于接收通过下载模块30下载的比特流文件；存储模块20用于将比特流文件存储；外围调试模块40用于对比特流文件进行调试；接口模块50用于根据比特流文件中的内容输出信号。

具体的，比特流文件包括用户设定的软件、硬件比特流文件合并在一起，硬件部分比特流文件包括FPGA模块10与晶振模块60、接口模块50、外围调试模块40以及存储模块20布局连接，软件比特流文件包括对FPGA模块的配置，以及所需的输入信号等。

本实用新型实施例提供的一种FPGA通用开发板，该开发板具有丰富的外部接口，方便用户进行外部模块扩展；FPGA芯片内部具有丰富的存储资源，比如集成了SDRAM和FLASH存储器，可协助用户完成集成化设计，此开发板还具有下载接口，用户通过下载接口对FPGA芯片所需的程序进行下载，完成对FPGA芯片与外围电路的布局控制，该开发板还兼容其他同系列同封装器件的评估。

进一步地，FPGA模块10包括FPGA芯片，FPGA芯片型号为GW1NR-LV9QN88C6。

具体的，FPGA芯片型号为GW1NR-LV9QN88C6，是高云半导体小蜜蜂(LittleBee)系列新一代产品，具有低功耗、瞬时启动、低成本、非易失性、高安全性、封装类型丰富、使用方便灵活等特点，该芯片在内部集成了大容量的SDRAM存储空间，内部FLASH存储器、支持MIPI接口、LVDS传输和I3C接口，可广泛应用于LCD屏、LED屏、MIPI屏、工业控制等领域。

本实用新型中，不局限FPGA型号，通过此FPGA开发板，兼容对同系列同封装器件进行评估，实现了该开发板还兼容其他同系列同封装器件的评估。

进一步地，存储模块20包括存储芯片，存储芯片型号为W25Q64FVSSIG。

具体的，存储模块20由存储芯片W25Q64FVSSIG及外围电路组成，可存储64Mbit的数据量，用于存储用户配置FPGA的比特流文件或用户数据，当FPGA模块10中的Flash存储器无比特流文件可加载时，FPGA模块10会从存储模块20加载比特流数据，FPGA模块10包括SPI接口，存储模块20与FPGA模块10通过SPI接口通信。

进一步地电源模块70包括电源芯片，电源芯片的型号为APW7104A。

具体的，电源模块70由电源芯片、滤波电容、配置电阻组成，采用ANPEC公司的APW7104A电源芯片，输出电流1A，电源模块70中包括三个电源芯片，三个电源芯片分别产生3.3V、2.5V和1.2V电压，电源模块70为FPGA模块提供及其它电路提供工作电源，在本实用新型中，FPGA模块10的BANK电压可通过跳线选择直流3.3V/2.5V/1.2V，以满足不同用户对BANK电压的设置需求；电源模块70为存储模块20、下载模块30、晶振模块60和外围调试模块40分别提供3.3V的直流电压，电源模块70在本实用新型中当线路、负载和温度变化时能提供出色的稳压功能。

进一步地，下载模块30包括协议转换芯片，协议转换芯片型号为FT2232HL。

具体的，下载模块30由协议转换芯片FT2232HL、12MHz晶体、保护二极管及阻容件组成。协议转换芯片FT2232HL可以实现USB到两个串行UART、FIFO、Bit-Bang IO接口，并且还可以配成MPSSE，I2C，JTAG及SPI总线。本实用新型中，下载模块30完成三个功能，第一：下载模块30利用FT2232HL芯片的USB接口到JTAG(英文全称：Joint Test Action Group，中文全称：联合测试工作组)接口的协议转换功能，第二：通过JTAG接口对FPGA模块10的SRAM和FLASH存储器编程，第三：对存储模块20进行比特流文件下载。该模块完成将用户对FPGA模块10的设计程序从终端下载到开发板的功能，可实现比特流文件到FPGA SRAM、FLASH存储器或存储模块20的下载。

进一步地，外围调试模块40包括轻触按键开关、滑动开关以及LED灯。

具体的，外围调试模块40包括4个轻触接键开关，4个滑动开关，4个绿色LED灯，用户通过控制开关开启或关闭对FPGA模块10中的比特流文件进行调试或停止，LED灯用于用户观测调试情况的显示，丰富的外围调试器件，增加了调试过程中的灵活性。

进一步地，轻触按键开关型号为TL1105F160Q；滑动开关型号为EG1218；LED灯，型号为19-217/GHC-YN1P2B18X/3T。

进一步地，晶振模块60包括时钟频率为50MHz的晶振，晶振型号为OCETCCJANF-50.000000。

具体的，FPGA模块10外部输入时钟通过有源晶振提供，晶振型号为OCETCCJANF-50.000000，为FPGA模块10提供频率为50MHz，晶振周围采用铺地处理，避免受到其它信号干扰。

进一步地，接口模块50包括通用输入输出接口、MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口，用于为不同器件信号传输提供接口。

需要说明的是，通用输入输出接口包括串联组排、J8插座、J9插座，把通用输入输出接口经过串联组排后引到DC3-40P2.54mm直脚插座，串联组排起到改善信号质量和保护端口I/O的作用。开发板将通用输入输出接口引出到2个2.54mm间距的DC3-40P插座，可方便客户在调试过程中的应用；MIPI接口采用2个2.00mm间距的DC3-20P插座，采用2个2.00mm间距的DC3-20P插座，每个插座提供5对差分信号，每对差分信号间都接有地信号，可降低信号间的干扰，可连接支持MIPI接口的摄像头和屏幕；LVDS接口与MIPI接口共用2个DC3-20P插座，共引出10对真LVDS差分信号，可满足用户对高速差分传输的评估需求；I3C接口与MIPI接口共用2个DC3-20P插座，可满足用户对I3C通信的评估需求。MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口，这些接口区别于信号的类型，也区别于信号的内容，LVDS接口信号类型是LVDS信号，信号的内容RGB数据、行场同步以及时钟，LVDS输出接口利用即低压差分信号传输，采用其输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗；MIPI接口信号类型是MIPI信号，信号的内容是图像数据和控制指令，MIPI信号是成对传输的，主要是为了减少干扰，MIPI信号成对走线，两根线从波形看是成反相，所以有外部干扰过来，就会被抵消很大部分；I3C接口使用2线接口，引脚数量和信号通路显著减少，并且有利于在设备中整合更多传感器，此接口非常适合用于低功耗智能设备的传感器集成，该开发板具有丰富的外部接口，支持MIPI接口、LVDS接口、I3C接口及通用输入输出接口，用户通过MIPI接口、LVDS接口、I3C接口及通用输入输出接口输出信号实现对不同器件信号的传输的评估需求，通过此接口方便用户进行外部模块扩展。

进一步地，通用输入输出接口包括两个型号为DC3-40P 2.54mm的插座，MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口共用两个型号为DC3-20P 2.00mm的插座。

具体的，两个型号为DC3-20P插座，其中，一个插座用于MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口接收数据，另一个插座用于MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口发送数据，两个插座均与FPGA模块10连接。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FPGA通用开发板，其特征在于，所述FPGA通用开发板包括FPGA模块、电源模块、晶振模块、接口模块、下载模块、外围调试模块以及存储模块；

所述FPGA模块分别与所述电源模块、所述晶振模块、所述接口模块、所述下载模块、所述外围调试模块以及所述存储模块连接；所述电源模块与所述存储模块、所述下载模块、所述晶振模块和所述外围调试模块连接；

所述电源模块用于为所述FPGA模块、所述存储模块、所述下载模块、所述晶振模块和所述外围调试模块提供工作电压；所述晶振模块用于为所述FPGA模块提供工作时钟；所述FPGA模块用于接收通过所述下载模块下载的比特流文件；所述存储模块用于将所述比特流文件存储；所述外围调试模块用于对所述比特流文件进行调试；所述接口模块用于根据所述比特流文件中的内容输出信号。

2.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述FPGA模块包括FPGA芯片，所述FPGA芯片型号为GW1NR-LV9QN88C6。

3.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述存储模块包括存储芯片，所述存储芯片型号为W25Q64FVSSIG。

4.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述电源模块包括电源芯片，所述电源芯片的型号为APW7104A。

5.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述下载模块包括协议转换芯片，所述协议转换芯片型号为FT2232HL。

6.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述外围调试模块包括轻触按键开关、滑动开关以及LED灯。

7.根据权利要求6所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述轻触按键开关型号为TL1105F160Q；所述滑动开关型号为EG1218；所述LED灯型号为19-217/GHC-YN1P2B18X/3T。

8.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述晶振模块包括时钟频率为50MHz的晶振，所述晶振型号为OCETCCJANF-50.000000。

9.根据权利要求1所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述接口模块包括通用输入输出接口、MIPI接口、LVDS接口以及I3C接口，用于为不同信号传输提供接口。

10.根据权利要求9所述的FPGA通用开发板，其特征在于，所述通用输入输出接口包括两个型号为DC3-40P 2.54mm的插座，所述MIPI接口、所述LVDS接口以及所述I3C接口共用两个型号为DC3-20P 2.00mm的插座。