RC-EDA/SOPC-II EDA/SOPC實驗開發系統一、適用范圍：EDA/SOPC實驗箱是集EDA和SOPC開發為一體的綜合性實驗箱，它不僅可以獨立完成幾乎所有的EDA設計，也可以完成大多數的SOPC開發。二、系統簡介系統采用Altera公司的Cyclone系列的30萬門FPGA為核心，整個系統采用模塊化設計，各個模塊之間可以自由組合，使得該實驗箱的靈活性大大提高。同時實驗箱還提供了豐富的接口模塊，供人機交互，從而大大增加了實驗開發者開發的樂趣，滿足了普通高等院校、科研人員等的需求。開發工程師可以使用VHDL語言、VerilogHDL語言、原理圖輸入等多種方式，利用Altera公司提供的QuartusII及Nios軟件進行編譯，下載，并通過EDA/SOPC實驗箱進行結果驗證。實驗箱提供多種人機交互方式，如鍵盤陣列、按鍵、撥擋開關輸入；七段碼管、大屏幕圖形點陣LCD顯示；串口通信；VGA接口、PS2接口、USB接口、Ethernet接口等，利用Altera公司提供的一些IP資源和Nios32位處理器，用戶可以在該實驗箱上完成不同的SOPC設計。EDA/SOPC實驗箱提供的資源有：Altera公司的EP1C12Q240C8，30萬門級FPGA，另外可選配更高資源的FPGAFPGA配置芯片采用可在線變成的EPC2，通過JTAG口和簡單的跳線即可完成設計的程序固化1個數字時鐘源，提供48MHz、12MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、2Hz和1Hz等多個時鐘1個模擬信號源，提供頻率和幅度可調的正弦波、三角波和方波兩個串行接口，一個用于SOPC開發時的調試，另一個可以完成其它的通信1個VGA接口1個PS2接口，可以接鍵盤或鼠標1個USB接口，利用PDIUSBD12芯片實現USB協議轉換1個Ethernet接口，利用RTL8019芯片實現TCP/IP協議轉換基于SPI接口的音頻CODEC模塊1個輸入、輸出探測模塊，供數字信號的觀察16個LED顯示8個撥擋開關輸入8個按鍵輸入1個4X4鍵盤陣列8個七段碼管顯示1個揚聲器模塊1個交通燈模塊1個直流電機模塊1個高速AD和1個高速DA240 128大屏幕圖形點陣LCD顯示存儲器模塊提供256K 32Bit的SRAM和2M 8Bit的FLASHROM下面就部分模塊做簡要介紹。FPGA模塊FPGA采用Altera公司提供的Cyclone系列的EP1C12Q240C8，該芯片采用240腳的PQFP封裝，提供173個IO接口。該芯片擁有12060個LEs；52個M4KRAMBlock；總共可以提供239616Bit的RAM；另外芯片內部還自帶有2個鎖相環，可以在高速運行的時候保證系統時鐘信號的穩定性。FPGA與實驗箱上提供的各個模塊都已經連接好（詳情請查看附錄1），這樣就避免了實驗過程中繁瑣的連線以及由于連線造成的不穩定的后過。配置模塊本實驗箱的配置芯片采用可在線多次編程的EPCS1，該芯片通過AS口下載，即可完成FPGA設計的固化。這樣就避免了用戶需要多條電纜或者需要編程器才能完成固化的麻煩，同時也方便了用戶只需一條下載電纜即可完成FPGA的配置和EPCS1的編程。時鐘模塊 時鐘的產生由有源晶振產生48MHz的時鐘信號，再由CPLD分頻完成多種時鐘信號的產生。時鐘信號已經在系統板上連接到FPGA的全局時鐘引腳（PIN_28），只需要通過時鐘模塊的簡單跳線，即可完成FPGA時鐘頻率的選擇。 USB模塊USB模塊采用Philips公司的PDIUSBD12芯片，它通常用作微控制器系統中實現與微控制器進行通信的高速通用并行接口。它還支持本地的DMA傳輸。PDIUSBD12完全符合USB1.1版的規范、它還符合大多數器件的分類規格：成像類、海量存儲器件、通信器件、打印設備以及人機接口設備。另外該芯片還集成了許多特性，包括SoftConnectTM、GoodLinkTM、可編程時鐘輸出、低頻晶振和終止寄存器集合，所有這些特性都為系統顯著節約了成本，同時使USB功能在外設上的應用變得容易。 存儲器模塊 實驗箱上提供了256K 32Bit的SRAM和2M 8Bit的FLASHROM，其中SRAM主要是為了在開發SOPC是存放可執行代碼和程序中用到的變量，而FLASH則是用來固化調試好的SOPC代碼等。SRAM選用兩片ISSI公司的IS61LV25616（256K 16Bit）進行數據線并聯從而擴展為256K 32Bit的存儲區；FLASHROM采用的是AMD公司的AM29LV017D，其容量為2Mbyte。 Ethernet模塊 Ethernet模塊采用的TCP/IP轉換芯片為RTL8019AS芯片，該芯片是一款高集成度、全雙工以太網控制器，內部集成了三級省電模式，由于其便捷的接口方式，所以成了多數系統設計中的首選。RTL8019AS支持即插即用標準，可以自動檢測設備的接入，完全兼容EthernetII以及IEEE802.310BASE5、10BASE2、10BASET等標準，同時針對10BASET還支持自動極性修正的功能，另外該芯片還有很多其他功能，此處不再贅述。 高速AD 高速DA本實驗箱中采用的高速AD為TLC5510，TLC5510是一個8位高速AD，其最高轉換速率可到20MSPS，單5V供電，被廣泛的應用在數字電視、醫療圖象、視頻會議等高速數據轉換的領域。本實驗箱中采用的高速DA位TLC5602，該芯片也是一個單5V供電的8位高速DA，其最高轉換輸率可到33M，足以滿足一般數據處理的場合。240 128圖形點陣LCD本實驗箱所用的圖形點陣LCD為240 128點，可以用來顯示圖形、曲線、文本、字符等等。顯示模塊內藏有T6963C控制器，在該液晶顯示模塊上已經實現了行列驅動器及顯示緩沖區RAM的接口，同時也硬件設置了液晶的結構：單屏顯示、80系列的8位微處理器接口、顯示屏長度為30個字符、寬度為16個字符等。