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乘借鱼
8 years ago
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1 EasyGX GX 开发套件用户指南中文版本 : V1.0 骏龙科技 Macnica 集团

4 更新记录更新日期姓名更新版本更新内容 John Lee 草稿 1.0 中文版初稿 John Lee 草稿 1.0 内容校订, 格式调整 John Lee V1.0 中文版发布 2

5 目录 1 概况套件内容功能特性设计软件如何开始软件安装软件介绍关于 Quartus 的版本开发主机系统要求硬件要求接口要求安装下载 Quartus II 软件安装 Quartus II 获取 license 硬件的安装开发套件硬件概述主板正面主板反面硬件详述主板系统框图 USB Blaster 扩展板框图电源供应框图功能模块介绍 FPGA 的电源配置以太网接口 ExpressCard 34(PCIe) 接口 Micro-SD 卡接口内嵌 USB Blaster 功能模块实验说明

6 4.1 实验目标步骤实验目标步骤实验目标步骤附录

7 1 概况感谢您对 EasyGX Cyclone IV GX 开发套件的关注这个套件提供了一个基于 ALTERA Cyclone IV GX 系列 FPGA 的通用硬件平台, 方便用户进行低功耗高容量多功能应用的研发和原型设计 EasyGX Cyclone IV GX 开发套件, 特别适合基于 FPGA 的 PCI Express 和 10/100/1000M 以太网接口相关应用的开发和测试, 套件集成了 NIOS II 嵌入式 CPU 和 USB-Blaster 功能, 还为快速的原型设计提供了丰富的外部存储器 5

8 1.1 套件内容 EasyGX Cyclone IV GX 开发套件基础包包括 : 开发主板 USB Blaster 扩展板 ( 带线缆 ) USB 线缆可选配件 ( 在基础包中暂不提供 ): PCI-e 与 34mm ExpressCard 2.0 接口转换适配器其它功能子板会在将来陆续推出以下是开发套件的图片, 仅供参考, 请以实际交付的物品为准开发主板图片 : 6

9 1.2 功能特性板载 Cyclone IV GX EP4CGX22F324C8N FPGA,324 脚 FBGA 封装 21,280 逻辑单元 756kb 内嵌存储器,84 个 M9K 模块 40 个 DSP 模块 (18x18 bits) PCI Express 硬件 IP 模块 1.2V 内核电压板载 MAX V 5M80ZE64C5N CPLD,64 脚 EQFP 封装 2.5V 内核电压 FPGA 配置电路 MAX V CPLD 5M80Z 系统控制器内嵌 USB-Blaster 功能, 不仅可以用于本开发板, 还可以通过扩展板用于其它线路板基于 JTAG 的引出接口板载 EPCS 板载高速收发器接口 PCI Express v1.0 x1 ExpressCard 接口 10/100/1000BASE-T 以太网 RJ-45 接口两组高速 SERDES TX/RX 环回板载存储器 Micron DDR2 64Mx16 SDRAM:MT47H64M16HR-25E:H Altera 16Mb 串行 flash:epcs16s18n 供电 5VDC USB 接口电源供电 3.3VDC PCIe ExpressCard 接口供电支持 Micro-SD 卡的读写内带 Altera Nios II 嵌入式处理器支持基于 Eclipse 的集成开发环境支持 RTOS-Micrium uc/os-ii 1.3 设计软件设计类型软件逻辑设计 (Altera 版 ) 嵌入式设计 DSP 设计软件下载链接 : 7

10 2 如何开始本章节介绍如何安装和配置本开发套件及 Altera Quartus II 软硬件环境 2.1 软件安装软件介绍 Quartus II 集成开发环境包涵了 Altera FPGA 和 CPLD 开发需要的所有软件关于 Quartus 的版本网页版 (Web-edition) 和预约版 (Subscription-edition) 可以从 Altera 的官方网站上直接下载以下的一些演示是基于 Quartus II v12.0 的开发主机系统要求硬件要求 Windows PC 或 Linux 工作站监视器显示分辨率不小于 768*1024 足够的硬盘空间接口要求至少一个串口 (UART) 带 USB 主机, 支持 USB2.0 接口 10/100M Ethernet 接口 8

11 2.1.3 安装下载 Quartus II 软件可以在此处获得 Altera 的下载下载分两种方法 : 1) Altera Installer 用 Altera Installer 你可以下载并安装用于 Windows 或者 Linux 的 Altera 软件你可以按需选择安装项目 2) 单独软件文件安装在上面的页面中你也可以看到单独的安装包下载如果你清楚自己需要安装哪些软件, 并且知道需要安装那些依赖项目, 你可以选择如此操作安装 Quartus II 以下的步骤是在选择 Altera Installer 的情况下进行的 1) 启动在 Altera 处下载的 Altera Installer 9

12 2) Altera Installer 会给于安装指导 a) 同意并选择 next b) 如果没有下载过安装包文件, 请选择从网站下载 10

13 c) 选择安装位置, 注意磁盘容量 d) 选择要安装的项目和器件 11

14 e) 确认需要安装的项目和器件 f) 下载并安装 12

15 2.1.5 获取 license 如果在上一步选择免费的 Web 版则不需要获取 license 如果是 Subscription 版, 则需要获取 license 关于如何获取和激活 license, 请参见 Altera 的说明 2.2 硬件的安装没有需要安装的硬件 13

16 3 开发套件硬件 3.1 概述主板正面主板反面 14

17 3.2 硬件详述主板系统框图 USB Blaster 扩展板框图 15

3.2.3 电源供应框图 3.2.4 功能模块介绍 3.2.4.1 FPGA 的电源配置 CycloneIV 需要提供以下电源 : 电源管脚名义电压电平 (V) 说明 VCCINT 1.2 内核电压 PCI Express (PCIe) 硬核 IP 模块和收发器物理编码子层 (PCS) 电源 VCCA 2.5 PLL 模拟电源 VCCD_PLL 1.2 PLL 数字电源 VCCIO 1.

18 3.2.3 电源供应框图功能模块介绍 FPGA 的电源配置 CycloneIV 需要提供以下电源 : 电源管脚名义电压电平 (V) 说明 VCCINT 1.2 内核电压 PCI Express (PCIe) 硬核 IP 模块和收发器物理编码子层 (PCS) 电源 VCCA 2.5 PLL 模拟电源 VCCD_PLL 1.2 PLL 数字电源 VCCIO 1.2, 1.5, 1.8, 2.5, 3.0, 3.3 I/O 供电电源 VCC_CLKIN 1.2, 1.5, 1.8, 2.5, 3.0, 3.3 差分时钟输入管脚电源 VCCH_GXB 2.5 收发器输出 (TX) 缓冲器电源 VCCA_GXB 2.5 收发器物理介质附加子层 (PMA) 及辅助电源 VCCL_GXB 1.2 收发器 PMA 及辅助电源 1) 即使没有使用锁相环 (PLL), 也必须上电 VCCA 2) I/O bank 3 8 和 9 包含配置管脚您只能将 I/O bank 3 和 9 的 VCCIO 电平上电至 1.5 V 1.8 V 2.5 V 3.0 V 或者 3.3 V 对于快速被动并行 (FPP) 配置模式, 您必须将 I/O bank 8 的 VCCIO 电平上电至 1.5 V 1.8 V 2.5 V 3.0 V 或者 3.3 V 3) 所有器件封装中的 EP4CGX15 EP4CGX22 和器件封装 F169 和 F324 中的 EP4CGX30 器件均有两个位于 bank 3A 和 8A 上的 VCC_CLKIN 专用时钟输入 I/O 器件封装 F484 中的 EP4CGX30 所有器件封装中的 EP4CGX50 EP4CGX75 EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件均有四个位于 bank 3A 3B 8A 和 8B 上的 VCC_CLKIN 专用时钟输入 I/O 4) 如果 CLKIN 被用作高速串行接口 (HSSI)refclk, 那么必须将 VCC_CLKIN 设置成 2.5 V 位于 16

19 I/O bank 3B 和 8B 上的 VCC_CLKIN 仅支持 2.5 V 电压的电平, 用于 LVDS 输入功能, 因为它们专用于 HSSI refclk 对于 EP4CGX50 EP4CGX75 EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件, 单端输入 CLK 支持适用于位于 I/O bank 3B 和 8B 上的专用输入 CLK 管脚以 FPGA 供电部分的原理图如下 : 17

20 以太网接口以太网接口的外形如下 : : 以太网接口部分的原理图如下 : 18

21 ExpressCard 34(PCIe) 接口 ExpressCard 34(PCIe) 接口的外形如下 : ExpressCard 34(PCIe) 接口的原理图如下 : 19

22 Micro-SD 卡接口 Micro-SD 卡接口在开发板背面, 如下图 : Micro-SD 卡接口部分的原理图如下 : 20

23 内嵌 USB Blaster 功能模块 USB Blaster 的原理图如下 : 21

24 内嵌 USB Blaster 跳线 J2 的配置 : J2 USB Blaster 模式 Comment 短接只用于板载 FPGA 断开 JTAG 可用于其它电路板上的 FPGA/CPLD 需要在 J3 接上扩展板及线缆 22

25 4 实验说明 4.1 实验目标本实验演示了在 EasyGX 硬件和 Quartus II 软件安装完成后, 如何控制 LED 闪烁的练习步骤启动 Quartus II; 23

26 点击 File -> Open Project, 打开项目工程 ; 找到 First_design 目录, 打开其中的.qpf 文件 ; 点击工具栏中的烧写图标或者 Tools->Programmer; 24

27 如果出现下面的情况, 点左上 Hardware Setup; 25

28 在下拉菜单中选择 USB_Blaster[USB-0], 然后选择 Close ; 点击左边 Start, 就开始烧写过程, 成功后会出现如下画面 ; 烧写成功以后, 可以看到开发板 D6~D9LED 灯闪烁如下图 ; 26

4.2 实验 2 4.2.1 目标本实验旨在通过练习让实验者学会如何使用 NIOS II simple socket server 去控制 LED.

29 4.2 实验目标本实验旨在通过练习让实验者学会如何使用 NIOS II simple socket server 去控制 LED. 本实验利用了千兆以太网端口作为一个服务控制器步骤如下图在 QuartusII 中打开项目文件 ; 27

30 选择烧写, 如下图 File 栏下的路径如果出现错误, 则双击选择文件, 如后图 ; 28

31 选择完成后, 点击 Start 开始烧写, 烧写完成如下图 ; 如下图, 在开始 -> 程序列表下找到 NiosII, 右键选择以管理员身份运行 ; 29

32 点击 File->Switch Workspace->Other, 选择 Example 目录新建一个 NiosII Application and BSP from Template 工程 30

33 在出现的窗口中选择 SOPC 文件, 填写 Project Name 栏, 并且选择 Template 为 Simple Socket Server(RG 31

34 完成后, 修改 simple_socket_server.h 文件中的如下几行, 修改结果如后图 ; 打开 network_utilities.c 文件, 查找 ser_num = get_serial_number(); 用 ser_num = ; 代替, 如下图 ; 32

35 在项目上右键, 选择 NiosII->BSP Editor; 在 Software Packages 选项卡去, 去除 enable_dhcp_client 选项点击右下角 Generate; 在如下路径中有两个文件, 分别放到 demo2_bsp >drivers->inc, 和 demo2_bsp >drivers->src 下, 替换其中的文件,.h 文件放到 inc 下,.c 文件放到 src 下 ; 33

36 34

37 编译工程 ; 然后右键选择 Run As->NiosII Hardware; 35

38 完成后打开一个 cmd 窗口,ping , 看是否成功 ; 可以用 PuTTY 来开关 LED 灯 PuTTY 直接运行, 设置如下 ; 36

39 Open 后看到如下画面, 分别输入 0,1,2,3 分别开关 D8,D7,D6,D9; 开关效果如下 37

40 4.3 实验目标本实验演示了 Cyclone IV GX PCIe 硬件 IP 和该设备的数据吞吐性能可参考 Altera 的应用笔记 : PCIe High Performance Reference Design (AN456) 步骤安装驱动运行 install.bat; 下图表明安装成功 ; 38

41 下载 top.sof 到主板上的 FPGA 将 PCIe 卡插入计算机的 EC 接口如果没有则需要如下图所示的转接器插入以后, 在设备管理器中出现如下所示的未知设备 ;. 39

42 双击该设备, 查看该设备是否正常安装驱动 ; 若驱动不正常, 点击重新安装驱动程序, 选择否, 暂时不, 然后下一步 ; 40

43 选择从列表或指定未知安装, 下一步 ; 选择不要搜索, 然后下一步 ; 41

44 在列表中选择 Jungo, 下一步 ; 确认显示 PCIe Performance Demo, 然后点击下一步 ; 42

45 出现如下对话框, 选择是 ; 出现如下对话框, 等待 ; 安装成功后, 设备管理器中出现如下器件, 说明安装成功 ; 43

46 运行如下程序 ; 按如下配置, 点击 Run endpoint DMA 44

47 5 附录 AN 456: PCI Express High Performance Reference Design - Altera 45

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untitled 01 1-1 Altera Installer 1-2 1-3 FBBCar 1-4 FPGA 1. 2. 3. 4. FBBCar Altera FPGA FBBCar Quartus II ModelSim-Altera 1-1 1-1 FBBCar 1 220 2 10k 2 1k 2 2k 2 470k 2 1 950nm 2 2 38kHz 2 2 3PIN 2 2 1 1 2 01 Altera