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USB FPGA-Module-1.11:
Spartan 6 LX9 bis LX25 FPGA Board mit USB 2.0-Mikrocontroller und 64 MByte DDR SDRAM

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Inhaltsverzeichnis

Blockdiagramm
Eigenschaften
Varianten
SDK, Beispiele, Tutorials
Funktions-Beschreibung
    EEPROM-Adresse: JP1
    FPGA Status: LED1
    Taktquellen
    I/O-Verbinder
    JTAG
    Pinliste und Liste der Verbindungen
Bilder

Zusätzliche Ressourcen

Schaltplan (PDF)
Eagle-Bibliothek des I/O-Verbinders
Referenz-Designs
Pinliste und die Liste der Verbindungen im Gnumeric- oder Excel-Format
IO-Leiterbahnen-Längen und -Impedanz
[externer Link] Datenblätter der Xilinx Spartan 6 Familie von der Xilinx Homepage
[externer Link] Cypress CY7C68013A/14A Datenblatt von der Cypress Homepage
[externer Link] "EZ-USB FX2 Technical Reference Manual" von der Cypress Homepage

Zubehör

Stromversorgungs-Modul
Experimentier-Board

Spartan 6 USB-FPGA-Modul 1.11

Blockdiagramm

Blockdiagramm vom Spartan 6 USB-FPGA-Modul 1.11

Eigenschaften

  • High-Speed (480 MBit/s) USB-Interface via Mini-USB-Buchse (Typ B)
  • Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller
  • Xilinx Spartan 6 LX9 bis LX25 FPGA (XC6SLX9 bis XC6SLX25), siehe Varianten
  • 90 General Purpose I/O's (GPIO):
    • 82 FPGA GPIO's
    • 8 EZ-USB FX2 GPIO's
  • 15 spezial-I/O's (SIO):
    • 4 Pins für die FPGA-Konfiguration via JTAG
    • 2 Pins für serielle Schnittstellen
    • 2 Pins I2C-Interface
    • 2 Interrupt-Pins
    • 3 Timer
    • 1 Wakeup-Pin
    • 1 Breakpoint-Pin
  • 64 MByte DDR SDRAM:
    • 200 MHz Taktfrequenz
    • 16 Bit Busbreite
    • Bis zu 800 MByte/s Datenrate
    • Einfach zu nutzender Hardware-Speichercontroller mit 6 Ports integriert im Spartan 6 FPGA. (siehe SDK für Beispiele)
  • MicroSD-Sockel für microSD-Karten mit normaler und hoher Kapazität (SDHC) (Karten müssen SPI-Modus unterstützen)
  • 128 Kbit EEPROM-Speicher (kann zum Laden der Firmware genutzt werden)
  • Externe Stromversorgung erforderlich:
  • Temperatur-Bereich: 0-70°C (-25°C - 85°C auf Anfrage)
  • FPGA-Konfiguration / -Programmierung via USB mittels des EZ-USB FX2 SDK. (Keine JTAG-Adapter oder andere zusätzliche Hilfsmittel erforderlich.)
  • FPGA-Konfiguration / -Programmierung vom Flash-Speicher

Varianten

Es werden Varianten mit unterschiedlicher Ausstattung angeboten.

Variante FPGA Speedgrade
(größer bedeutet schneller)
Buchsenleisten auf der Unterseite
(zwei mal 2x32 und zwei mal 1x16)
Verfügbarkeit
USB-FPGA-Modul 1.11a XC6SLX9 2 ja Auf Lager, Zum Shop
USB-FPGA-Modul 1.11b XC6SLX16 2 nein Auf Anfrage (kein Lagertyp)
USB-FPGA-Modul 1.11c XC6SLX25 3 ja Auf Lager, Zum Shop
Andere Varianten (mit oder ohne Buchsenleisten, andere Speedgrades, erweiterter Temperatur-Bereich) können auf Anfrage produziert werden.

[Inhalt]

SDK, Beispiele, Tutorials

Für das USB-FPGA-Board steht ein quelloffenes Firmware-Entwicklungskit mit plattform-unabhängiger Hostsoftware API zur Verfügung. Dieses SDK erlaubt die Festlegung der USB-Geräte-Deskriptoren mit nur wenigen Makro-Kommandos und ermöglicht so dem Entwickler einen schnellen Einstieg in die Firmware Programmierung.

Das SDK-Paket enthält eine Vielzahl von Beispielen welche als Ausgangspunkt für eigene Entwicklungen genutzt werden können.

Für mehr Informationen wird auf Abschnitt EZ-USB FX2 SDK verwiesen.

Weitere Dokumentationen einschließlich Tutorials befinden sich auf der ZTEX Wiki.

[Inhalt]

Funktions-Beschreibung

Die folgende Zeichnung zeigt die Maße sowie die Lage der beschriebenen Elemente.

Technische Zeichnung des Spartan 6 USB-FPGA-Moduls 1.11
Klicken sie auf das Bild für eine größere Version oder laden Sie die PDF-Version herunter.

EEPROM-Adresse: JP1

Jumper JP1 legt die I2C-Adresse des EEPROM wie folgt fest:

JP1 I2C-Adresse
offen 0xA2
geschlossen 0xAA

Der EZ-USB FX2 Mikrocontroller sucht die Firmware an der Adresse 0xA2, welches die Standard-Adresse ist (Jumper offen).

Der Hauptzweck des Jumpers ist die Deaktivierung des EEPROM-Boot-Laders. Falls z.B. der EEPROM mit einer defekten Firmware programmiert wurde, kann der Mikrocontroller mit der internen Standard-Firmware gestartet werden, wenn die Pads des Jumpers JP1 während des Einschaltens kurzgeschlossen sind.

FPGA-Status: LED1

LED1 zeigt den Konfigurations-Zustand des FPGA's wie folgt an:

LED1 FPGA
an unkonfiguriert
aus konfiguriert

[Inhalt]

Taktquellen

Auf dem FPGA-Board sind zwei Taktquellen mit den FPGA verbunden: der Taktausgang des EZ-USB FX2 welcher normalerweise auf 48 MHz konfiguriert ist, und der Interface-Takt, welcher auf 30 MHz oder 48 MHz eingestellt werden kann. Aus diesen können mittels DCM's oder PLL's andere Takte im FPGA generiert werden.

Zusätzliche Taktsignale können an die GCLK-Pins des I/O-Steckverbinders angeschlossen werden.

In den meisten Fällen sind die Onboard-Taktquellen ausreichend.

[Inhalt]

I/O-Verbinder

Zwei 2x32-Pin und zwei 1x16-Pin Steckverbinder mit 2,54mm-Raster liefern die I/O-Signale und werden für die Stromversorgung genutzt. Die Zeichnung zeigt die Position der Verbinder.

Der I/O-Verbinder der Spartan 6 USB-FPGA-Module 1.11 ist mechanisch abwärtskompatibel zum I/IO-Verbinder der USB-FPGA-Module 1.2

In der Nähe des B1-Pins befindet sich eine Polarisierungs-Markierung in Form eines kleinen Loches, siehe Zeichnung. Um Beschädigung zu vermeiden muss die Polarisierungs-Markierung (Loch) aller miteinander verbundenen Boards gleich ausgerichtet sein.

Wenn stapelbare Stecker-/Buchsenleiste verwendet werden, sollten die Installationshinweise für stapelbare Steckverbinder berücksichtigt werden.

[Inhalt]

JTAG

Das FPGA kann entweder über USB oder über JTAG konfiguriert werden. Die JTAG-Signale stehen an den Pins D29 bis D32 des I/O-Steckverbinders zur Verfügung. Beim Experimentier-Board und dem Stromversorgungs-Modul werden die JTAG-Signale auf einen 8-Pin oder 14 Pin-Steckverbinder geführt.

Wird das JTAG-Interface zum Konfigurieren des FPGA's verwendet, muss Bit 1 am Port A des EZ-USB FX2 Mikrocontrollers (=PROG_B am FPGA) auf High gesetzt werden. Die geschieht automatisch wenn eine mit den SDK entwickelte Firmware geladen ist.

[TOC]

Pinliste and Liste der Verbindungen

Die Pinliste des I/O-Verbinders und die Liste der Verbindungen können im Gnumeric- oder Excel-Format heruntergeladen werden. Diese Dateien beinhalten die Daten für alle USB-FPGA Boards einschließlich Kompatibilitätsinformationen. (Achtung: Die Dateien enthalten mehrere Blätter.)

Es folgt die Pinliste des I/O-Verbinders:

Pinliste
E A B C D F
1 4..35V 4..35V USB_5V USB_5V 1
2 GND GND 5V (unbenutzt) 5V (unbenutzt) 2
3 INT4 T0 R16~IO_L49N_M1DQ11_1 5V (unbenutzt) 3
4 T1 T2 GND GND 4
5 BKPT GND INT5# WAKEUP* 5
6 SCL SDA 3,3V 3,3V 6
7 3,3V 3,3V 7
8 TxD0 RxD0 GND K16~IO_L44N_A2_M1DQ7_1 8
9 B15~IO_L29P_A23_M1A13_1 B16~IO_L29N_A22_M1A14_1 PE7/GPIFADR8 L16~IO_L47N_LDC_M1DQ1_1 9
10 2,5V 2,5V PE6/T2EX M16~IO_L46N_FOE_B_M1DQ3_1 N16~IO_L45N_A0_M1LDQSN_1 10
11 1,2V 1,2V PE5/INT6 P16~IO_L48N_M1DQ9_1 M15~IO_L46P_FCS_B_M1DQ2_1 11
12 A14~IO_L65N_SCP2_0 B14~IO_L65P_SCP3_0 PE4/RXD1OUT P15~IO_L48P_HDC_M1DQ8_1 R15~IO_L49P_M1DQ10_1 12
13 A13~IO_L63N_SCP6_0 C13~IO_L63P_SCP7_0 GND PE3/RXD0OUT T15~IO_L50N_M1UDQSN_1 L14~IO_L47P_FWE_B_M1DQ0_1 13
14 C11~IO_L39P_0 D12~IO_L66N_SCP0_0 D11~IO_L66P_SCP1_0 PE2/T2OUT K15~IO_L44P_A3_M1DQ6_1 N14~IO_L45P_A1_M1LDQS_1 14
15 A11~IO_L39N_0 E11~IO_L64N_SCP4_0 F10~IO_L64P_SCP5_0 PE1/T1OUT R14~IO_L50P_M1UDQS_1 L13~IO_L53N_VREF_1 15
16 B10~IO_L35P_GCLK17_0 3,3V 3,3V PE0/T0OUT M13~IO_L74P_AWAKE_1 L12~IO_L53P_1 16
17 A10~IO_L35N_GCLK16_0 C10~IO_L37N_GCLK12_0 E10~IO_L37P_GCLK13_0 GND M12~IO_L2P_CMPCLK_2 R12~IO_L52P_M1DQ14_1 17
18 F9~IO_L40P_0 B12~IO_L62P_0 A12~IO_L62N_VREF_0 2,5V 2,5V M11~IO_L2N_CMPMOSI_2 18
19 D9~IO_L40N_0 A9~IO_L34N_GCLK18_0 C9~IO_L34P_GCLK19_0 1,2V T12~IO_L52N_M1DQ15_1 M10~IO_L16N_VREF_2 19
20 A8~IO_L33N_0 C8~IO_L38N_VREF_0 D8~IO_L38P_0 P8~IO_L30P_GCLK1_D13_2 R9~IO_L23P_2 T9~IO_L23N_2 20
21 B8~IO_L33P_0 GND GND M9~IO_L29P_GCLK3_2 N9~IO_L14P_D11_2 P9~IO_L14N_D12_2 21
22 E8~IO_L36N_GCLK14_0 VCCO_IO VCCO_IO T7~IO_L32N_GCLK28_2 N8~IO_L29N_GCLK2_2 T8~IO_L30N_GCLK0_USERCCLK_2 22
23 E7~IO_L36P_GCLK15_0 1,2V 1,2V M7~IO_L31N_GCLK30_D15_2 P7~IO_L31P_GCLK31_D14_2 R7~IO_L32P_GCLK29_2 23
24 A7~IO_L6N_0 C7~IO_L6P_0 N6~IO_L64N_D9_2 P6~IO_L47P_2 T6~IO_L47N_2 24
25 E6~IO_L5N_0 F7~IO_L5P_0 M6~IO_L64P_D8_2 P4~IO_L63P_2 T4~IO_L63N_2 25
26 C6~IO_L7N_0 D6~IO_L7P_0 GND GND 26
27 A6~IO_L4N_0 B6~IO_L4P_0 27
28 C5~IO_L3N_0 D5~IO_L3P_0 1,2V 1,2V 28
29 A5~IO_L2N_0 B5~IO_L2P_0 2,5V TDI 29
30 A4~IO_L1N_VREF_0 C4~IO_L1P_HSWAPEN_0 TMS 30
31 VCCO_IO VCCO_IO TCK 31
32 GND GND GND TDO 32

Zusammenfassung
A/B/E C/D/F
FPGA-IO 42 FPGA-IO 40
Serial 2 FX2-IO 8
I2C 2 Wakeup 1
Timer 3 JTAG 4
Interrupt 1 Interrupt 1
Breakpoint 1 USB 5V 2
GND 8 GND 7
3,3V 4 3,3V 2
1,2V 4 1,2V 3
2,5V 2 2,5V 3
VCCO_IO 4 5V 3
4..35V 2 NC 6
NC 5
 
FPGA-GPIO 42 FPGA-GPIO 40
SIO (spezial-I/O) 9 FX2-GPIO 8
Power 24 SIO (spezial-I/O) 6
NC 5 Power 20
Summe 80 NC 6
Summe 80

[Inhalt]

Bilder

Klicken Sie auf die Bilder für vergrößerte Versionen.

Spartan 6 USB-FPGA-Modul 1.11

Größenvergleich des Spartan 6 USB-FPGA-Moduls 1.11c mit auf der Unterseite installierten Buchsenleisten.

Spartan 6 USB-FPGA-Modul 1.11

Oberseite des Spartan 6 USB-FPGA-Moduls 1.11b.


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