FPGA最小系统设计入门：原理与实例解析

"Farsight-FPGA02-MinimumSystem" 本文主要介绍了FPGA最小系统的设计与构建，这是学习FPGA应用开发的基础。FPGA（Field-Programmable Gate Array）最小系统是能够使FPGA正常运行的最基本硬件配置，通常包含FPGA芯片、下载电路、外部时钟、复位电路以及电源。对于使用NIOS II软核处理器的系统，还需要SDRAM和Flash存储器。 FPGA最小系统的组成如下： 1. FPGA芯片：这是系统的核心，可以编程实现各种逻辑功能。 2. 下载电路：用于将设计的配置文件加载到FPGA中，常见的下载方式有JTAG或SPI等。 3. 外部时钟：提供FPGA内部逻辑运算所需的时钟信号。 4. 复位电路：确保FPGA在启动或异常情况后能正确初始化。 5. 电源：为FPGA及其外围电路提供稳定的工作电压。 以Altera的Cyclone系列FPGA为例，其管脚设计包括： - 用户I/O（User I/O）：这些管脚可以设置为输入、输出或双向，部分还支持LVDS（Low Voltage Differential Signaling）差分对。 - 配置管脚（如MSEL[1..0]）：用于选择不同的配置模式，如主动配置或被动配置等。 - 其他特殊功能管脚：电源、时钟、串行通信接口等，具体功能需参考对应FPGA的数据手册。 在设计FPGA电路时，需要仔细阅读芯片手册，理解各管脚的用途和多用途管脚的配置，以确保设计的正确性。例如，用户I/O通常会按照功能进行布局，以便于布线和管理。 图2.1展示了红色飓风II代Altera开发板的功能框图，该开发板集成了上述FPGA最小系统的组件，并提供了总线扩展接口，便于用户进行更复杂的系统扩展。图2.2则详细列出了开发板的总线接口信号，这对于开发者理解和连接外围设备至关重要。 通过学习FPGA最小系统的设计，开发者不仅可以掌握基础的FPGA硬件搭建，还能了解到如何使用和调试FPGA硬件系统，为后续的FPGA应用开发打下坚实的基础。此外，通过华清远见的嵌入式培训，无论是短期高端培训还是长期就业培训，都可以获取更多关于FPGA应用开发的知识和实践经验。