Spartan-3E FPGA入门指南:从基础知识到高级特性

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"Spartan 3E 用户手册是一份针对 FPGA 学习者的参考资料,主要介绍了 Spartan-3E 系列 FPGA 在Spartan-3E Starter Kit Board 上的应用和配置。手册涵盖从基础介绍到高级功能的多个章节,包括开关、按钮、时钟源、FPGA 配置选项、LCD 屏幕、VGA 显示接口、串行端口、PS/2 接口、数字模拟转换器、模拟捕捉电路、闪存、SPI 闪存、DDR SDRAM、以太网物理层接口、扩展连接器以及 CPLD 和 EEPROM 的使用等。该手册适用于想要深入了解 FPGA 设计和实现的初学者和专业工程师。" Spartan-3E FPGA 是 Xilinx 公司推出的一款经济型 FPGA,适合于入门级学习和各种低成本应用。它提供了丰富的逻辑单元、分布式存储器和嵌入式块 RAM,以满足不同复杂度的设计需求。在 Spartan-3E Starter Kit Board 上,配备了一个 XC3S500E-4FG320C 器件,具有约50万个逻辑门,以及一个 XC2C64A-5VQ44C CoolRunner-II CPLD,用于实现辅助功能。 手册中的关键特性包括: 1. 时钟系统:50MHz 晶体时钟振荡器是 FPGA 设计中的重要组成部分,为整个系统的运行提供精确的时序参考。 2. Xilinx 器件:Spartan-3E FPGA 提供了丰富的逻辑资源,而 CoolRunner-II CPLD 则可以用于处理一些特定的、低功耗的外围功能。 3. 存储器:128Mbit 并行 Flash 用于存储固件或配置数据,16Mbit SPI Flash 提供串行存储选项,64MByte DDR SDRAM 则用于高速数据处理和存储。 4. 接口和连接器:包含了以太网10/100 PHY,JTAG USB 下载接口,RS-232 串行端口(两个),PS/2 鼠标/键盘端口,旋钮编码器,滑动开关,LED 输出,瞬时按钮,扩展连接端口等,为用户提供了丰富的硬件交互可能性。 通过这份手册,读者可以学习如何使用 Spartan-3E FPGA 设计和实现数字系统,包括配置 FPGA,使用外部存储器,构建通信接口,以及处理模拟信号等。每个章节详细讲解了各个模块的工作原理和操作方法,是理解和掌握 FPGA 技术的重要参考资料。
2011-08-26 上传
Spartan-3 系列架构由以下五个基本的可编程功能单元组成: • 可配置逻辑模块 (CLB) 包含灵活的查找表 (LUT),这些查找表用来实现用作触发器或 锁存器的逻辑单元和存储单元。CLB 可以执行多种逻辑功能,并且可以存储数据。 • 输入 / 输出模块 (IOB) 控制器件的 I/O 引脚与内部逻辑之间的数据流。IOB 支持双向数 据流和三态操作。支持多种信号标准,包括若干高性能差分标准。包括双倍数据速率 (DDR) 寄存器。 • Block RAM 提供 18Kb 双端口模块形式的数据存储。 • 乘法器模块接受两个 18 位二进制数字作为输入,并且计算乘积。Spartan-3A DSP 系 列包括专用的 DSP 乘累加模块。 • 数字时钟管理器 (DCM) 模块为时钟信号的分配、延迟、倍频、分频和相移提供自校准 的全数字解决方案。 以 Spartan-3A 阵列为例,这些单元的组织方式如图 1-1 所示。在 Spartan-3 和 Spartan-3A/3AN/3A DSP 系列中,IOB 呈双环形交错排列在规则的 CLB 阵列周围。 Spartan-3E 平台的 IOB 呈单环形顺次排列。每列 Block RAM 由若干个 18Kb 的 RAM 模块 组成。每个 Block RAM 与一个专用乘法器关联。DCM 的定位方式是器件上端和下端各两 个,较大器件的侧边上也有 DCM。 Spartan-3 系列具有完整的内部连线网络,这些连线将所有的内部功能互连在一起,使信 号可以传送到器件的任何地方。每个功能单元都有相关的开关矩阵网络,可以实现多重的 内部互连。