小脚丫 STEP FPGA STEP 2016/8/28
目录 1. 概述... 2 2.STEP-MXO2 V2 硬件简介 :... 3 2.1 STEP-MXO2 V2 开发板... 3 2.2 FT232 编程器... 3 2.3 FPGA... 3 2.4 供电... 4 2.5 时钟... 4 2.6 七段数码管... 4 2.7 三色 LED... 4 2.8 拨码开关... 4 2.9 按键... 4 2.10 用户 LED... 4 2.11 管脚分配... 4 3. 出厂预设程序... 7 3.1 目的 :... 7 3.2 效果 :... 7 4. 原理图... 8 5. 结构图... 8 6. 版本... 8
1. 概述 小脚丫 STEP-MXO2 二代是一款超小巧 40 脚 DIP 结构的 FPGA 开发板 核心 FPGA 芯片选用了 Lattice 公司 MXO2 系列的 4000HC 产品, 相比于第一代小脚丫 STEP-MXO2, 板上的 FPGA 芯片资源提升了 4 倍 同时板上集成了 FT232 编程器和按键 拨码开关 数码管 LED 等多种外设资源 板上的 36 个 FPGA IO 接口都通过 2.54mm 通孔焊盘引出, 可以和面包板配合使用 板卡尺寸为 52mm X 18mm, 能够灵活的嵌入到插座或者其他的系统中 STEP-MXO2 二代板上集成的编程器能够完美支持 Lattice 工具 Diamond, 只需要一根 USB 链接线就能够完成 FPGA 的编程仿真和下载, 使用更加方便 核心器件 :Lattice LCMXO2-4000HC-4MG132 4320 个 LUT( 查找表 ) 资源 96Kbit User Flash,92Kbit RAM; 2+2 路 PLL+DLL; 嵌入式功能块 ( 硬核 ): 一路 SPI 一路定时器 2 路 I2C 支持 DDR/DDR2/LPDDR 存储器 ; 上电瞬时启动, 启动时间 <1ms; 板载资源 : 1 路 Micro USB 接口 2 位 7 段数码管 ; 2 个 RGB 三色 LED; 4 路拨码开关 ; 4 路按键 ; 8 路用户 LED; 36 个用户可扩展 I/O( 其中包括一路 SPI 硬核接口和一路 I2C 硬核接口 ) 集成 FT232 编程器
2.STEP-MXO2 V2 硬件简介 : 2.1 STEP-MXO2 V2 开发板 2.2 FT232 编程器 STEP-MXO2 V2 上集成了 FTDI 公司 FT232H 的 USB 桥接芯片作为 FPGA 编程器, 能够完美支持 Lattice Diamond 设计工具 用户只需要一根 Micro USB 连接线就能够实现板卡的供电和 FPGA 下载编程工作 2.3 FPGA 核心的 FPGA 芯片采用了 Lattice LCMXO2-4000HC-4MG132, 包括 4320 个 LUT;96Kbit User Flash,92Kbit RAM;2+2 路 PLL+DLL; 嵌入式功能块 ( 硬核 ): 一路 SPI 一路定时器 2 路 I2C 等等 板上提供的系统时钟位 12MHz, 也可以使用片内的内部时钟作为系统时钟 FPGA 芯片最大可用 IO 数为 104 个, 除了 36 个 IO 引出到开发板 DIP40 的引脚上,FPGA 的 IO 还连接到板上的外设资源如数码管 按键 拨码开关和 LED 上
2.4 供电 STEP-MXO2 V2 可以通过板上的 Micro USB 口 5V 供电, 同时在 DIP40 的第 1 脚预留了 VBUS 口, 可以外接 5V 电源实现供电 2.5 时钟 板上提供了 12MHz 的有源晶振作为 FPGA 外部时钟源 (C1), 该 12MHz 时钟也作为 FT232H 的时钟信号 在应用要求不高的场合可以使用 FPGA 内部时钟作为系统时钟 2.6 七段数码管 STEP-MXO2 V2 上设计配备了一个 2 位的贴片 7 段数码管, 方便用户更直观学习数字电路的 实验 数码管大小只有 0.2 英寸 2.7 三色 LED 2 路的全彩色 RGB LED 2.8 拨码开关 STEP-MXO2 V2 提供了一个 4 位的贴片拨码开关 2.9 按键 STEP-MXO2 V2 提供了 4 路的按键 2.10 用户 LED 板上提供了 8 位的用户 LED 2.11 管脚分配
FPGA 芯片 LCMXO2-4000HC-4MG132 管脚分配 STEP 引脚 FPGA 引脚 STEP 引脚 FPGA 引脚 3.3V GND SCL C8 SPISI P13 SDA B8 SPISO N4 GPIO0 E3 SPISCK M4 GPIO1 F3 SPICS P3 GPIO2 G3 GPIO16 J12 GPIO3 H3 GPIO17 K13 GPIO4 J2 GPIO18 K14 GPIO5 J3 GPIO19 K12 GPIO6 K2 GPIO20 J14 GPIO7 K3 GPIO21 J13 GPIO8 L3 GPIO22 H12 GPIO9 N5 GPIO23 G14 GPIO10 P6 GPIO24 G13 GPIO11 N6 GPIO25 F14 GPIO12 P7 GPIO26 F13 GPIO13 N7 GPIO27 G12 GPIO14 P8 GPIO28 F12 GPIO15 N8 GPIO29 E12 GND VBUS 5V
数码管 1 FPGA 引脚 12M 晶振 FPGA 引脚 SEG-A1 A10 PCLK C1 SEG-B1 C11 LED FPGA 引脚 SEG-C1 F2 LED1 N13 SEG-D1 E1 LED2 M12 SEG-E1 E2 LED3 P12 SEG-F1 A9 LED4 M11 SEG-G1 B9 LED5 P11 SEG-DP1 F1 LED6 N10 SEG-DIG1 C9 LED7 N9 LED8 P9 数码管 2 FPGA 引脚 拨码开关 FPGA 引脚 SEG-A2 C12 SW1 M7 SEG-B2 B14 SW2 M8 SEG-C2 J1 SW3 M9 SEG-D2 H1 SW4 M10 SEG-E2 H2 按键 FPGA 引脚 SEG-F2 B12 KEY1 L14 SEG-G2 A11 KEY2 M13 SEG-DP2 K1 KEY3 M14 SEG-DIG2 A12 KEY4 N14 三色灯 1 FPGA 引脚 三色灯 2 FPGA 引脚 R_LED1 M2 B_LED2 P4 G_LED1 N2 G_LED2 N3 B_LED1 P2 R_LED2 M3
3. 出厂预设程序 3.1 目的 : 驱动 STEP_MXO2 V2 板载资源工作, 增加对 STEP_MXO2 V2 板载资源的了解, 同时达到 测试硬件的效果 3.2 效果 : 数码管 : 循环显示 0~7 之间的数字流水灯 : 依次闪烁实现流水效果三色灯 : 两个三色灯逐次显示红, 绿, 蓝, 白颜色拨码开关 : 控制数码管 流水灯及三色灯闪烁的速度, 四位拨码开关全部拨至下端, 闪烁速度最快 (0.5s 左右 ), 四位拨码开关全部拨至上端, 闪烁速度最慢 (2s 左右 ), 四位拨码开关处于其他状态时, 闪烁速度适中 (1s 左右 ) 按键开关 : 控制数码管 流水灯及三色灯闪烁的方向及显示的亮度, K1: 控制数码管 流水灯及三色灯闪烁的方向或顺序 K2: 控制所有显示的亮度, 分六级亮度等级, 按 K2 亮度增强 K3: 控制所有显示的亮度, 分六级亮度等级, 按 K3 亮度减弱 K4: 软件复位
4. 原理图 参见 STEP-MXO2 V2.1 原理图.pdf 文件 5. 结构图 6. 版本 版本号修改日期修改 V1.0 2016/8/28 初始版本