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USB-FPGA-Modul 2.01:
Spartan 6 FPGA-Board mit EZ-USB FX2

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Inhaltsverzeichnis

Blockdiagramm
Eigenschaften
Varianten
Funktions-Beschreibung
    Gemeinsame Funktionen aller FPGA-Boards der Serie 2
    Stromversorgung, JP2
    EEPROM-Adresse: JP1
    FPGA Status: LED1
    Taktquellen
    Flash
    Externer I/O-Verbinder
    JTAG
Bilder

Zusätzliche Ressourcen

Schaltplan
Pin-Belegung und Netzliste (Gnumeric-Format, mehrere Blätter)
Pin-Belegung und Netzliste (Excel-Format, mehrere Blätter)
Eagle-Bibliothek des I/O-Verbinders
I/O-Leiterbahnen-Längen
[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

Debug-Board
Serie-1-Adapter-Board
Cluster-Basisplatine

ZTEX FPGA-Board mit Spartan 6 und USB 2.0

Blockdiagramm

Blockdiagramm des ZTEX FPGA-Boards mit Spartan 6 und USB 2.0

Eigenschaften

  • USB 2.0-Schnittstelle mit Mini-USB-Buchse (Typ B)
  • Cypress CY7C68013A EZ-USB FX2 Mikrocontroller (100 Pin Version)
  • Spartan 6 XC6SLX16 FPGA (XC6SLX9 und XC6SLX25 auf Anfrage)
  • Externer-I/O-Verbinder (bestehend aus zwei 2x32-Pin-Buchsenleisten mit 2.54mm-Raster) liefert:
    • 100 mit dem FPGA verbundene General-Purpose-I/O's (GPIO's)
    • JTAG-Signale
    • Reset-Signal
    • Externer Spannungseingang (4,5 V .. 16 V)
    • 3,3V Ausgang
    • I/O-Spannungs-Ausgang oder -Eingang, siehe Externer-I/O-Verbinder
  • 128 MBit on-board Flash Speicher
    • Ermöglicht das Laden des Bitstream vom FPGA (6.5 MByte/s)
    • Zugreifbar vom EZ-USB FX2 und vom FPGA
  • 128 Kbit EEPROM-Speicher (kann zum Laden der Firmware genutzt werden)
  • 2 Kbit MAC-EEPROM: enthält eindeutige, nicht löschbare MAC-Adresse und wird zum Speichern von Firmware-Einstellungen genutzt
  • On-Board Stromversorgung:
    • Stromquelle mittels Jumper wählbar: USB oder Externer-I/O-Verbinder
    • 3,3 V: 2000 mA
    • 1,2 V; 1000 mA
  • Temperatur-Bereich: 0-70°C

Varianten

Drei Varianten mit unterschiedlichen FPGA's werden angeboten:

Variante FPGA Speedgrade
(größer bedeutet schneller)
Verfügbarkeit Temperatur-Bereich
USB-FPGA-Modul 2.01b XC6SLX16 2 Lagertyp, zum Shop 0-70°C
USB-FPGA-Modul 2.01c XC6SLX25 3 Lagertyp, zum Shop -40-85°C

All Varianten werden von den kostenlosen ISE-Webpack-Versionen unterstützt.

Funktions-Beschreibung

Die folgende Zeichnung zeigt die Maße sowie die Lage der im Folgenden beschriebenen Komponenten.

Zeichnung mit Maßen des ZTEX FPGA-Boards mit Spartan 6 XC6SLX16 und USB 2.0
Klicken sie auf das Bild für eine größere Version oder laden Sie die PDF-Version herunter.

USB-FPGA-Module 2.01 haben keine Montage-Löcher da sie i.d.R. auf eine Anwendungs-Schaltung gesteckt werden. Alternativ dazu kann auch eine der Zusatzkarten als Montage-Adapter verwendet werden.

Gemeinsame Funktionen aller FPGA-Boards der Serie 2

USB-FPGA Module 2.01 sind FPGA-Boards der Serie 2. Funktionen, die alle FPGA-Boards dieser Serie besitzen, sind auf FPGA-Board-Serie 2 beschrieben.

Stromversorgung, JP2

Die externe Stromversorgung kann über USB oder die Pins A1 and B1 des externen I/O-Verbinders erfolgen. Die Stromquelle wird mittels JP2 eingestellt.

Bei Versorgung vom USB kann der Stromverbrauch die USB-Spezifikationen übersteigen, falls die Anwendungsschaltung den 3.3V Ausgang des FPGA-Boards nutzt.

     ZTEX USB-FPGA-Modul 2.01: JP2: Stromversorgung vom USB           ZTEX USB-FPGA-Modul 2.01: JP2: Stromversorgung via VIN     
JP2: Stromversorgung über USB JP2: Stromversorgung über VIN Pins A1 und B1 des externen I/O-Verbinders

EEPROM-Adresse: JP1

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

JP1 I2C-Adresse
offen 0xA2
geschlossen 0xAA

JP1 wird verwendet um um zu verhindern, dass die Firmware aus dem EEPROM geladen wird. Der EZ-USB FX2 Mikrocontroller sucht die Firmware an der I2C-Adresse 0xA2 (JP1 offen) und bootet mit einer internen Firmware falls keine gültigen Daten an dieser Adresse gefunden werden (Jumper geschlossen), siehe Laden der Firmware.

JP1 hat einen nicht verbundenen Pin der zum Parken des Jumpers genutzt werden kann. Die folgenden Bilder zeigen alle möglichen Jumper-Positionen:

     ZTEX USB-FPGA-Modul 2.01: JP1 offen 1 ZTEX USB-FPGA-Modul 2.01: JP1 offen 2           ZTEX USB-FPGA-Modul 2.01: JP1 geschlossen     
JP1 offen JP1 geschlossen

FPGA-Status: LED1

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

LED1 FPGA
an unkonfiguriert
aus konfiguriert

Taktquellen

Auf USB-FPGA-Modulen 2.01 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.

Flash-Speicher

USB-FPGA-Module 2.01 haben 128 MBit SPI Flash-Speicher. Auf diesen kann sowohl vom USB-Controller als auch auch vom FPGA zugegriffen werden und er kann als Konfigurations-Speicher für das FPGA verwendet werden.

Die maximale Konfigurations-Geschwindigkeit beträgt 6,5 MByte/s und wird bei einer SPI-Geschwindigkeit von 26MHz und SPI-Busbreite von 2 Bit erreicht (Bitgen-Einstellungen -g ConfigRate:26 -g SPI_buswidth:2). Der Bitstream kann mittels des SDK via USB (bequemste Möglichkeit) oder indirekt via JTAG mittels der Xilinx-Tools geschrieben werden, siehe ZTEX Wiki

Wird de Flash-Speicher nicht verwendet (CS-Signal auf 1), können die anderen drei SPI-Pins (DIN, CLK and DOUT) als GPIO's verwendet werden.

Externer I/O-Verbinder

Der externe I/O-Verbinder ist kompatibel zu anderen FPGA-Boards der Serie 2 und deshalb auf FPGA-Board-Serie 2 beschrieben.

Bei USB-FPGA-Modulen 2.01 sind alle 100 I/O's belegt und haben eine variable I/O-Spannung. Die I/O-Spannung ist VCCO_AB für die Reihen A und B und VCCO_CD für die Reihen C und D. Werksseitig sind VCCO_AB und VCCO_CD über die 0Ω Widerstände R8 bzw. R9 mit 3.3V verbunden. Somit sind diese Pins 3.3V Ausgänge. (Das ist das Standard-Verhalten aller FPGA-Boards der Serie 2). Wird eine andere I/O-Spannung benötigt, können R8 und/oder R9 ausgelötet werden und VCCO_AB bzw. VCCO_CD als Spannungs-Eingang verwendet werden.

USB-FPGA-Module 2.01 haben durchsteckbare Buchsenleisten, welche den beidseitigen Anschluss von Anwendungsschaltungen ermöglichen. Soll die Nutzer-Leiterplatte auf die Oberseite des FPGA-Boards gesteckt werden, müssen spezielle lange Stiftleisten verwendet werden. (Mit den im Shop erhältlichen Stiftleisten können Leiterplatten nur auf die Unterseite gesteckt werden.)

Die Pin-Belegung von USB-FPGA-Moduls 2.01 und FPGA-Modulen 2.00 ist gleich.

JTAG

Das FPGA kann entweder über USB oder über JTAG konfiguriert werden. Die JTAG-Signale stehen auf dem externen I/O-Steckverbinder zur Verfügung, JTAG Steckverbinder auf den meisten Zusatzkarten.

Bilder

Klicken Sie auf die Bilder für eine vergrößerte Darstellung.

Oberseite des ZTEX FPGA-Boards mit Spartan 6 XC6SLX16 und USB 2.0

Oberseite des USB-FPGA-Moduls 2.01b mit Spartan 6 XC6SLX16 FPGA.

Unterseite des ZTEX FPGA-Boards mit Spartan 6 XC6SLX16 und USB 2.0

Unterseite des USB-FPGA-Moduls 2.01.


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