【从零开始走进FPGA】随心所欲——DIY 系统板

　　3. EP2C8Q208C8N 系统板设计

　　(1)电源模块

　　相对于CPLD而言，此款型号FPGA增添了1.2V电压产生电路，作为内核电压。具体电路图如下所示：

　　(2)时钟模块

　　同CPLD模块，此处不做过多阐述。

　　(3)复位模块

　　同CPLD模块，此处不做过多阐述。

　　(4)JTAG模块

　　同CPLD模块，此处不做过多阐述。

　　(5)ASP模块

　　ASP模块作为烧录pof文件到EPCS中的通道，也是PC通信的接口。具体电路图如下所示(ASP+JTAG)：

　　(6)PLL模块

　　本款芯片内置2个PLL，用来锁相，来产生复合要求的频率，增加频率稳定性和可靠性。具体电路图如下所示：

　　(7)EPC4 模块

　　EPCS4用来存储pof文件信息，用来配置FPGA，相当于单片机中的flash，用来存储启动代码。

　　以上(1)到(7)便是FPGA最小系统版配置，以下是作为系统板外围配置介绍。本例中以具备SDRAM，SRAM，UART等电路的系统板为题材，其余外设的具体电路图介绍如下：

　　(8)按键，LED模块

　　按键是设备用户控制接口，作为人机交互接口;LED是指示灯显示信号，作为工作状态的反馈信号。具体电路图如下所示：

　　(9)串口通信模块

　　串口通信模块作为与PC的通信接口，通过纯硬件描述语言描述协议或者UART IP核的应用，来完成硬件与PC机的通信，人机交互的终端。具体电路图如下所示：

　　(10)VGA接口模块

　　VGA 15 PIN接口是专用于VGA视频信号的驱动的。由于FPGA的高速，高精度，VAG的驱动是FPGA最擅长的功能之一。此模块同时采用AD7120KST50视频转换芯片，把16bit数字信号转换为RGB565信号，从而在硬件上实现了真彩显示的要求。具体电路图如下所示：

　　(11)SDRAM存储模块

　　此模块作为FPGA片上系统(SOPC)的内存，同时也可以作为VGA显示的显存，总之有大容量存储功能，主要完成FPGA海量数据的存储和搬运。具体电路图如下所示：

　　(12)SRAM存储模块

　　SRAM是掉电丢失存储芯片，一般用来作为液晶显存，配合VGA刷屏工作;同时在片上系统中，在容量大小满足的情况下，也可以作为内存使用。本设计中为了扩大SRAM内存，用两片SRAM串联的形式来达到目的。具体电路图如下所示：

　　注意：没有用nand flash的原因，是因为EPCS4，EPCS16对于一般的片上系统而言，已经足够满足了代码的容量，因此，对于一般应用，可以省略该IC，降低成本。

　　4. FPGA系统板Layout注意事项

　　(1)每一个VCC的去耦电容要尽可能靠近IO，来达到更好的去耦效果

　　(2)JTAG 接口4条信号线要大致等长，以保证时序的准确性

　　(3)ASP接口信号线要大致等长，以保证时序的准确性

　　(4)EPCS信号线与FPGA之间的连线要等长，以保证时序的准确性

　　(5)晶振尽可能靠近IC，CLK输入信号线不能与IO信号线平行

　　(6)电源尽量做到数模隔离，减少干扰

　　(7)必要时在电源输入加上反接电源。

　　(8)按键输入可以接在全局时钟CLK上，在节约IO的基础上，满足信号的同时性。

　　(9)SDRAM数据线，地址线保持基本等长，以保证时序的准确性。

　　(10)SRAM数据线，地址线保持基本等长，以保证时序的准确性。

　　(11)ADV7120信号线要求等长，保证RGB565信号的完善。

　　5. FPGA系统板实物图

　　若有需要参考原理图的读者，请下载Bingo设计的原理图，下载地址为：http://www.chinaaet.com/lib/detail.aspx?id=86263

　　Cyclone II

　　Cyclone III