Basys3实验指导手册.docx

Basys3实验指导手册 Basys3硬件电路 Basys3是围绕着一个Xilinx Artix-7 FPGA芯片XC7A35T-1CPG236C搭建的，它提供了完整、随时可以使用的硬件平台，并且它适合于从基本逻辑器件到复杂控制器件的各种主机电路。Basys3上集成了大量的I/O设备和FPGA所需的电路，由此可以构建无数设备而不需其他器件。 主要规格/特殊功能 产品规格： Basys3为想要学FPGA和数字电路设计的用户提供了一个理想的电路设计平台。Basys3开发板提供完整的硬件存取电路，可以完成从基本逻辑到复杂控制器的设计。四个标准扩展连接器配合用户设计的电路板，或Pmods（Digilent设计的A/D和D/A转换，电机驱动器，传感器输入等）其他功能。附带USB电缆提供电源和编程接口，使得其成为入门复杂数字电路设计系统的完美低成本平台。 关键特性： 1、 33,280 个逻辑单元，六输入LUT结构 2、 1,800 Kbits 快速RAM块 3、 5个时钟管理单元, 均各含一个锁相环 (PLL) 4、 90个DSP slices 5、 内部时钟最高可达450MHz 6、 1个片上模数转换器 (XADC) 外围设备： 1、 16个拨键开关 2、 16个LED 3、 5个按键开关 4、 4位7段数码管 5、 3个Pmod连接口 6、 一个专用AD信号Pmod接口 7、 12位的VGA输出接口 8、 USB-UART桥 9、 串口flash 10、用于FPGA编程和通信的USB-JTAG口 11、可连接鼠标、键盘、记忆棒的USB口 电源电路 Basys3开发板可以通过2种方式进行供电，一种是通过J4的USB 端口供电；另一种是通过J6的接线柱进行供电（5V）。通过JP2跳线帽的不同选择进行供电方式的选择。电源开关通过SW16进行控制，LD20为电源开关的指示灯。电源的电路如下图所示： 说明，如果选用外部电源（即J6）那么应该保证：1，电源电压在4.5V-5.5V 范围内；2，至少能提供1A的电流。 注意：只有在特别情况下电源电压才可以使用3.6V电压。 LED灯电路 LED部分的电路如图所示。当FPGA输出为高电平时，相应的LED点亮；否则，LED 熄灭。板上配有16个LED，在实验中灵活应用，可用作标志显示或代码调试的结果显示，既直观明了又简单方便。 1.3 拨码开关电路 拨码开关的电路如图所示。在使用这个16位拨码开关时请注意一点，当开关打到下档时，表示FPGA的输入为低电平： 1.4 按键电路 按键部分的电路如图所示。板上配有5个按键，当按键按下时，表示FPGA的相应输入脚为高电平。在学习过程中，建议每个工程都有一个复位输入，这对代码调试将大有好处： 1.5 数码管电路 数码管显示部分的电路如图所示。我们使用的是一个四位带小数点的七段共阳数码管，当我们相应的输出脚为低电平时，该段位的LED点亮。位选位也是低电平选通： 1.6 IO扩展电路 4个标准的扩展连接器（其中一个为专用AD信号Pmod接口）允许设计使用面包板、用户设计的电路或Pmods扩展Basys3板，（Pmods是价格便宜的模拟和数字I / O模块，能提供一个A/ D＆D / A 转换，电机驱动器，传感器投入和许多其他功能）。 1.7 USB—UART转换电路 Basys3开发板包含由FT2232芯片搭建而成的USB—UART的转换电路。这使得你可以通过标准的Windows系统的COM端口用PC机上的应用于开发板进行通讯。在安装好驱动后，PC机可以从COM口向FPGA的B18和A18引脚发送I/O命令，从而产生串行数据通信。 Basys3开发板上提供两个状态指示灯，来提供产生数据通信时的直观视觉提示：发送数据指示灯LED（LD18）与接收数据指示灯（LD17）。 FT2232芯片同时可以用来控制USB—JTAG电路，然而两个电路的功能可以独立运行，并且两个电路同时运行时并不会相互影响。因此虽然只有一根Micro USB线，却可以同时进行程序下载、UART通讯以及供电。 1.8 FPGA调试及配置电路 上电后，Basys3板上必须配置FPGA，然后才能执行任何有用功能。在配置过程中，bit文件转移到FPGA内存单元中实现逻辑功能和电路互连。通过赛灵思公司免费的Vivado软件可以通过VHDL，Verilog语言，或基于原理图的源文件创建.bit文件。 下载程序有3种方式： 用Vivado通过JTAG方式下载.bit文件到FPGA芯片。 用Vivado通过QSPI方式下载.bit文件到Flash芯片，实现掉电不易失。 用U盘或移动硬盘通过J2的USB端口下载.bit文件到FPGA芯片（建议将.bit文件放到U盘根目录下，且只放1