EXCD‐1开发板参考手册北京中教仪装备技术有限公司2010年3月目录1 概述 (1)2 板上资源 (2)3 使用说明 (3)3.1使用前准备 (3)3.2输入时钟 (4)3.3LED，拨码开关和按键 (5)3.47段数码管 (9)3.5VGA接口 (10)3.6RS232串口 (12)3.7PS/2鼠标键盘接口 (13)3.8I/O扩展接口 (14)3.9SRAM和F LASH存储器 (16)联系我们地址：北京市西城区德外大街4号C座邮编：100120客户服务热线：4006061700传真 : 010- 58582440销售Email : ECsales@技术支持Email：Ecservice@网址：1 概述EXCD-1是一款易于使用的开发板，它能够实现大量基于FPGA 的数字系统。
开发板采用Xilinx Spartan 3E FPGA 器件，板上资源丰富，有2Mbytes 的Flash 和1Mbytes 的快速SRAM ，以及各种输入输出设备，可以方便的设计具有各种功能的数字系统，也可设计含有Xilinx MicroBlaze 软核的嵌入式处理器系统。
EXCD-1开发板有5个扩展接口，可灵活的扩展各种功能模块，如数模转换模块，模数转换模块，LCD 显示模块等。
VGA 接口RS232PRomPS2LEDs晶振图1-1 EXCD-1开发板2板上资源displays 4 buttons port2图2-1 EXCD-1板上资源框图1.Xilinx Spartan 3E XC3S500E PQ208 FPGA器件z10,476 逻辑单元z1,164 CLBsz73Kbits分布式RAMz360Kbits块RAMsz20个专用乘法器z4个DCMsz158个用户I/O管脚z PQ208管脚封装2.时钟：50MHZ晶振输入3.高速异步SRAMz512K × 16bits4.Flash存储器z1M ×16bits5.配置Flash： XCF04Sz4Mbit6.JTAG 下载接口7.4个按键8.1个4位7段数码管9.2个DIP开关10.8个拨码开关11.8个发光二极管12.1个PS2接口13.1个RS232接口14.1个VGA接口15.扩展接口：z4个具有8个IO信号的12-PIN扩展接口z1个具有34个IO信号的68-PIN SCSI 扩展接口16.1个电源接口17.1个电源拨码开关18.1个复位按钮3使用说明3.1 使用前准备1.连接电源；2.连接Xilinx USB平台电缆或并口下载线，用于配置FPGA和平台Flash；3.连接串行电缆板上相应端口。
3.2 FPGA 配置及编程Xilinx Spartan 3E XC3S500E FPGA器件提供了两种方案来解决FPGA的编程。
(1). JTAG配置这是一种很通用的编程方式，利用PC机直接将FPGA的配置文件通过JTAG下载到FPGA芯片中，每次上电需要重新下载程序。
JTAG配置方式编程器件为FPGA，配置文件为ISE综合与实现后自动生成的*.bit 文件。
(2). PROM配置PROM配置方式与JTAG不同，FPGA的配置文件下载到PROM中，重新上电之后， PROM将配置文件下载至FPGA芯片。
因此，PROM配置方式的好处在于掉电无需重新下载。
JTAG配置和PROM配置操作流程很相似，只是由于它们编程的器件不同，所需配置文件格式也不同。
PROM配置方式编程的器件为FLASH，需要的配置文件为IMPACT软件生成的*.mcs文件。
添加*.mcs文件添加*.bit文件图3-1 JTAG配置与PROM配置方式示意图注：生成*.mcs文件具体方法和IMPACT软件的具体操作在这不作详述，读者可以自行参看相关资料。
3.3 输入时钟EXCD-1开发板使用50MHZ的晶振作为整个系统的工作时钟。
晶振产生的50MHz 时钟信号连接至FPGA全局时钟引脚P80，可驱动FPGA内部锁相环（DLL）模块，以达到分频或倍频的目的。
图3-2 输入时钟原理图表3-1 输入时钟引脚分配图信号名 FPGA引脚描述clk P80 系统时钟输入端3.4 LED，拨码开关和按键EXCD-1开发板含有8个LED （D0~D7），8个拨码开关（SW0~SW7）和4个按键（S1~S4），可用作常用的输入输出设备。
拨码开关和按键用作FPGA的外部输入。
拨码开关位于下方时为低电平（LOW），位于上方时为高电平（HIGH）。
按键未按下时，对应IO输入为高电平，将按键按下，将产生低电平信号。
图3-3为拨码开关SW0原理图，SW1~SW7原理图与其相同。
图3-3 拨码开关原理图表3-2 拨码开关引脚分配信号名 FPGA引脚描述sw<0> P43 拨码开关0 sw<1> P32 拨码开关1 sw<2> P26 拨码开关2 sw<3> P20 拨码开关3 sw<4> P14 拨码开关4 sw<5> P6 拨码开关5 sw<6> P204 拨码开关6sw<7> P194 拨码开关7北京中教仪装备技术有限公司图3-4 按键原理图表3-3 按键引脚分配表信号名 FPGA引脚描述btn<0> P58 按键0btn<1> P57 按键1btn<2> P54 按键2btn<3> P51 按键3LED可用作FPGA的输出显示。
为了增强驱动能力，此部分电路采用电流倒灌方式，当在FPGA与LED相连的引脚输出一个低电平时，相应的LED灯亮，当输出高电平时，LED灯灭。
北京中教仪装备技术有限公司图3-5 LEDs 原理图表3-4 LED引脚分配信号名 FPGA引脚描述LED<0> P33 LED0 LED<1> P31 LED1 LED<2> P30 LED2 LED<3> P29 LED3 LED<4> P28 LED4 LED<5> P25 LED5 LED<6> P24 LED6 LED<7> P23 LED73.5 四位7段数码管EXCD-1开发板有1个四位7段数码管，用于数字或字母显示。
该四位数码管与FPGA之间通过8位DIP开关（JP1）进行连接，当DIP开关全部拨到上方时（板上标示为：7SEGLED），FPGA的相应IO引脚和四位7段数码管连接，7段数码管可以正常工作；当DIP开关全部拨到下方时（板上标示为：EXPORT5），FPGA的相应IO引脚与7段数码管断开，相应的FPGA引脚用于外部IO扩展。
注意：无论拨码开关断开与否，FPGA的相应IO引脚都是与外部扩展接口连接的，所以当正常使用数码管时，不允许在该外部扩展接口上安装任何功能模块板，示意图如图3-6所示：图3-6 DIP开关JP1原理图EXCD-1开发板使用的数码管为四位共阴极数码管，每一位的共阴极7段数码管由7个发光LED组成，呈“”字状，7个发光LED的阴极连接在一起，阳极分别连接至FPGA相应引脚。
SEG_SEL1、SEG_SEL2、SEG_SEL3和SEG_SEL4为四位7段数码管的位选择端。
当其值为“1”时，相应的7段数码管被选通。
当输入到7段数码管SEG_A~ SEG_G和SEG_DP管脚的数据为高电平时，该管脚对应的段变亮，当输入到7段数码管SEG_A~ SEG_G和SEG_DP管脚的数据为低电平时，该管脚对应的段变灭。
图3-7 7段数码管显示原理表3-5 7段数码管引脚分配信号名 FPGA引脚描述sel<1> P39 选择数码管1显示sel<2> P36 选择数码管2显示sel <3> P35 选择数码管3显示sel<4> P34 选择数码管4显示seg<0> P47 Seg_Aseg <1> P50 Seg_Bseg <2> P48 Seg_Cseg <3> P41 Seg_Dseg <4> P45 Seg_Eseg <5> P42 Seg_Fseg <6> P49 Seg_GDP P40 DP3.6 VGA接口VGA接口用作图像信号的输出显示。
该板使用11个FPGA引脚用来控制VGA 接口的三基色色输入信号，行同步信号与场同步信号。
其中VGA_GREN0~VGA_GREN2，VGA_BLU0~VGA_BLU2，以及HS和VS信号通过8位DIP开关JP2进行控制。
当DIP开关拨到上方时（板上标示为：VGAPORT），FPGA 相应的IO管脚与VGA接口管脚相连，用作VGA显示信号输出；当JP2拨到下方时（板上标示为：EXPORT1），FPGA的相应IO管脚与VGA接口管脚断开，用作外部IO扩展，此时VGA接口不可用。
注意：无论拨码开关断开与否，FPGA的相应IO引脚都是与外部扩展接口连接的，所以当正常使用VGA接口时，不允许在该外部扩展接口上安装任何功能模块板，示意图如下图所示，红、绿、蓝三基色信号经过电阻分压电路各产生8个级别的色彩信号，此电路共可产生512种不同的颜色用于显示。
图3-8 VGA电路原理图表3-6 VGA接口引脚分配信号名 FPGA引脚描述vgaRed<1> P153 红色分量1 vgaRed<2> P152 红色分量2 vgaRed<3> P151 红色分量3vgaGreen<1> P150 绿色分量1vgaGreen<2> P147 绿色分量2vgaGreen<3> P146 绿色分量3vgaBlue<1> P145 蓝色分量0vgaBlue<2> P144 蓝色分量1vgaBlue<3> P140 蓝色分量2Hsync P139 行同步信号Vsync P138 场同步信号3.7 RS232串口EXCD-1开发板包含一个RS232接口，采用MAX3232作为电平转换芯片，设计者可以通过该串口将调试信息进行输出显示。
该开发板配套使用的串口线为一端为母，一端为公形式的直连线。
图3-9 RS232原理图表3-7 RS232引脚分配信号名 FPGA引脚描述RsRx P184 串行数据接收端RsTx P18 串行数据发送端3.8 PS/2接口PS/2接口可以用来连接PS/2键盘和鼠标。
PS/2接口的时钟线和数据线与FPGA 管脚相连，通过FPGA对外部鼠标或键盘进行控制以及数据收发。