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ZTEX USB-FPGA-Module 2.∗ bilden eine Serie von FPGA-Boards mit USB-Controller und einem kompatiblen externen I/O-Steckverbinder. Diese Seite beschreibt die gemeinsamen Eigenschaften und gibt einen Überblick über die FPGA-Boards und das Zubehör.

Inhaltsverzeichnis

FPGA-Boards - Produktübersicht
Zubehör
Gemeinsame Eigenschaften
SDK, Beispiele und Einführungen
Beschreibung gemeinsamer Funktionen
    Laden der Firmware
    FPGA-Konfiguration
    Möglichkeiten zum Hochladen von Firmware und Bitstream
    Externer I/O-Steckverbinder
    Pinbelegung und -Beschreibung
Kompatibilität
Nummerierungsschema

FPGA-Boards - Produktübersicht

	USB-FPGA-Modul 2.18 FPGA-Board mit Xilinx Artix 7 XC7A200T Super-Speed USB 3.0-Schnittstelle Cypress CYUSB3033 EZ-USB FX3S-Mikrocontroller mit ARM926EJ-Kern 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) 256 MByte DDR3-SDRAM 128 MBit Flash memory (z.B. für Firmware und Bitstream)
	USB-FPGA-Modul 2.16 FPGA-Board mit Xilinx Artix 7 XC7A200T High-Speed (480 MBit/s) USB-Schnittstelle Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) 128 MBit Flash-Speicher (z.B. für den Bitstream) 128 KBit EEPROM (z.B. für die Firmware) Memory-Mapped-I/O zwischen EZ-USB FX2 und FPGA
	USB-FPGA Module 2.14 FPGA-Board in 5 Varianten mit Xilinx Artix 7: XC7A15T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T and XC7A100T Super-Speed USB 3.0-Schnittstelle Cypress CYUSB3033 EZ-USB FX3S-Mikrocontroller mit ARM926EJ-Kern 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) 256 MByte DDR3-SDRAM 128 MBit Flash memory (z.B. für Firmware und Bitstream)
	USB-FPGA-Modul 2.13 FPGA-Board in 4 Varianten mit Xilinx Artix 7 FPGA's: XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T and XC7A100T High-Speed (480 MBit/s) USB-Schnittstelle Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) 256 MByte DDR3-SDRAM 128 MBit Flash-Speicher (z.B. für den Bitstream) 128 KBit EEPROM (z.B. für die Firmware)
	USB-FPGA-Modul 2.01 FPGA-Board mit Xilinx Spartan 6 XC6SLX16 High-Speed (480 MBit/s) USB-Schnittstelle Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) 128 MBit Flash-Speicher (z.B. für den Bitstream) 128 KBit EEPROM (z.B. für die Firmware)
	FPGA-Modul 2.00 FPGA-Board mit Xilinx Spartan 6 XC6SLX16 100 General-Purpose-I/O's (GPIO) Dual 16 MBit Flash-Speicher, Bitstream-Quelle mittles Jumper wählbar On-Board JTAG- und SPI-Sockel
Eingestellt:
	USB-FPGA-Modul 2.04 FPGA-Board mit Xilinx Spartan 6 XC6SLX16 High-Speed (480 MBit/s) USB-Schnittstelle Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller 96 General-Purpose-I/O's (GPIO) 64 MByte DDR-SDRAM 128 MBit Flash-Speicher (z.B. für den Bitstream) 128 KBit EEPROM (z.B. für die Firmware)

Zubehör

	Debug-Board Eine Erweiterungskarte mit vielen LED's, Schaltern und einem JTAG-Verbinder. Es vereinfacht das Debuggen und die Prototypenentwicklung und ist in zwei Varianten erhältlich: Die Variante mit stapelbaren Buchsenleisten kann zwischen FPGA-Board und Anwendungsschaltung gesteckt werden. Die Variante mit Prototypen-Raster kann alleine oder in Kombination mit weiteren Prototypen-Platinen verwendet werden.
	Serie-1-Adapter Eine Adapter-Platine welche es ermöglicht FPGA-Boards der Serie 2 auf Anwendungs-Schaltungen für USB-FPGA-Module 1.∗ zu betreiben. Die Platine kann auch als Montageadapter verwendet werden, falls keine Anwendungs-Schaltung vorhanden, auf die das FPGA-Board gesteckt erden kann.
	Cluster-Basisplatine Verbindet bis zu 4 FPGA-Boards der Serie 2 zu einem kleinem Cluster-Knoten.
	Mehr Zubehör befindet sich im ZTEX-Shop

Gemeinsame Eigenschaften

• Externer I/O-Steckverbinder mit:
  • Bis zu 100 mit dem FPGA verbundene General-Purpose-I/O's (GPIO)
  • JTAG-Signalen
  • Reset-Signal
  • Eingang für externe Stromversorgung
  • 3.3V-Ausgang
  • Eingang oder Ausgang für I/O-Spannung
• On-Board Stromversorgung
• On-Board SPI-Flash-Speicher zum Speichern des Bitstreams
• On-Board EEPROM oder Flash zum Speichern des Firmware
• On-Board MAC-EEPROM: enthält eine eindeutige, nicht löschbare MAC-Adresse und wird zum Speichern von Firmware-Einstellungen genutzt
• Unterstützung von SD-Karten als sekundärer Flash, siehe ZTEX Wiki
• SDK welches sowohl das FPGA-Board als auch den Host-PC abdeckt

SDK, Beispiele und Einführungen

Eine Standard-Firmware mit flexibler Kommunikations-Schnittstelle macht die Firmware-Entwicklung bei vielen Anwendungen überflüssig und erlaubt Board-unabhängige Host-Software.

Zusätzliche Dokumentationen einschließlich Einführungen befinden sich auf der ZTEX Wiki

Im Rahmen der FX3-Portierung wird das SDK gegenwärtig (Anfang 2016) umgebaut. Der Entwicklungsfahrplan befindet sich auf der FX3 Portierungs-Seite.

Beschreibung gemeinsamer Funktionen

Laden der Firmware

1. vom USB und
2. aus dem nichtflüchtigen Speicher (FX2: EEPROM, FX3: Flash).

Alle FPGA-Bords der Serie 2 haben den Jumper JP1, mit welchem das Laden der Firmware aus dem nichtflüchtigen Speicher deaktiviert werden kann. Dies ist vor allem nützlich, falls eine defekte Firmware installiert wurde. Details werden auf den FPGA-Board spezifischen Seiten beschrieben.

FPGA-Boards der Serie 2 werden mit einer ab Werk installierten Standard-Firmware geliefert, welche mit Nutzer-Firmware überschrieben werden kann, siehe Möglichkeiten zum Hochladen von Firmware und Bitstream.

FPGA-Konfiguration

1. Via USB mittels des SDK
2. Via JTAG mit Hilfe der Xilinx-Werkzeuge (Kann sehr langsam sein. USB ist deshalb zu bevorzugen.)
3. Vom Flash mittels des SDK

Falls ein Bitstream in den Flash-Speicher geschrieben wurde, versucht die Firmware automatisch diesen während des Hochfahrens in das FPGA zu laden.

Alle FPGA-Boards der Serie 2 haben ein LED welche den Konfigurations-Zustand des FPGA's anzeigt. Details befinden sich auf den FPGA-Board spezifischen Seiten.

Möglichkeiten zum Hochladen von Firmware und Bitstream

1. API:
   • uploadFirmware um Firmware in den EZ-USB zu laden
   • nvUploadFirmware um Firmware in den nichtflüchtigen Speicher zu laden
   • configureFpga um den Bitstream in das FPGA zu laden
   • flashUploadBitstream um den Bitstream in den nichtflüchtigen Speicher zu laden
2. Kommandozeilen-Werkzeug FWLoader
3. Server basierte (G)UI DeviceServer

Externer I/O-Steckverbinder

Zeichnung mit Maßen des externen I/O-Verbinders der FPGA-Board-Serie 2. (Klicken Sie auf das Bild für eine PDF-Version.)

Externer I/O-Verbinder auf der Unterseite des Artix 7 USB-FPGA-Moduls 2.16. (Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.)

Pinbelegung und -Beschreibung

Eine Eagle-Bibliothek ist ebenfalls verfügbar.

Kompatibilität

• Spezielle IO-Funktionen wie differentielle Signale oder Takt-Pins sollten vermieden werden (stattdessen die internen Taktquellen verwenden)
• Nicht immer sind alle FPGA-IO's belegt. Gegenwärtig betrifft das nur USB-FPGA-Module 2.04 und wahrscheinlich werden zukünftige FPGA-Boards voll belegt sein. Die FPGA-IO's mit niedrigen Nummern sollten möglichst vermeiden werden.
• Nicht immer ist die IO-Spannung aller FPGA-IO's variabel. Gegenwärtig betrifft das nur USB-FPGA-Module 2.04 und wahrscheinlich wird bei zukünftigen FPGA-Boards die Spannung aller FPGA-IO's variabel sein. Wenn möglich, sollte eine IO-Spannung von 3.3V gewählt werden.
• Die Pins mit mittleren Nummern haben die besten Signal-Laufzeiten

Nummerierungsschema