通用型fpga开发板设计

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1、摘要摘要近年来，FPGA应用技术发展迅速，由此产生了对FPGA开发应用人才的迫切需求。因此，掌握FPGA的发展现状，了解FPGA的功能应用尤为重要。运用protel开发软件，通过对通用型FPGA开发板的原理图设计与PCB印制电路板的制作，深入了解FPGA的接口功能与拓展电路的功能原理及应用，对出现的问题进行分析与解决，从而对FPGA芯片功能的认识以及对FPGA拓展电路的认识，进而学会FPGA产品的开发与应用。IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,thedevelopmentofFPGAapp

2、licationtechnologyisveryquickly,asaresult,thereisurgentneedofqualifiedpersonnelatFPGAdevelopmentandapplication.Therefore,toknowthecurrentsituationofFPGAdevelopmentandunderstandthefunctionofFPGAapplicationisparticularlyimportant.UsetheProtelsoftwaretodesignthes

3、chematicofthegeneral-purposeFPGAdevelopmentboardandprintedcircuitboard,depthunderstandingoftheFPGAinterfacefunctionsandtheapplicationofexpandcircuit,analysisandsolutionstheproblems,thusknowthefunctionofFPGAchipandtheexpandcircuit,andthenunderstandinghowtodevel

4、opandapplyoftheFPGAproduct.I目录目录第1章引言1第2章FPGA及开发板22.1FPGA22.2FPGA工作原理22.3FPGA的配置模式32.4FPGA开发板3第3章EP1C20F324C8芯片介绍43.1EP1C20F324C8芯片简介43.2芯片的技术资料43.3芯片的端口及功能分析5第4章FPGA开发板原理图设计94.1FPGA开发板设计目标94.2FPGA开发板结构框图94.3子模块原理图设计104.3.1电源电路及原理图设计104.3.2EP1C20F324C8芯片电源接口14

5、4.3.3MSEL端口154.3.4全局时钟引脚CLK154.3.5nCONFIG复位电路配置接口164.3.6配置芯片EPCS4174.3.7JTAG配置接口174.3.8RS232串口电路194.3.9数码管电路204.3.10LED指示灯电路214.3.11蜂鸣器234.3.12矩阵键盘254.3.13独立按键开关电路264.4FPGA开发板完整原理图设计274.4.1完整原理图274.4.2电气规则检测（ERC）274.4.3创建网络表28第5章FPGA开发板PCB版图设计295.1画元件封装库文件295.

6、2FPGA开发板PCB版图设计335.2.1打开PCB版图设计窗口335.2.2载入网络表335.2.3元件布局345.2.4排列元件355.2.5画禁止布线层355.2.6隐藏元件名称365.2.7布线375.2.8铺铜38I目录5.2.9DRC设计规程校验385.2.10打印输出38第6章结论39参考文献40致谢41附录1FPGA开发板原理图全图42附录2FPGA开发板版图43附录3FPGA开发板元件清单44HowtoFormalizeFPGAHardwareDesign45如何正式进行FPGA硬件设计48I第

7、1章引言47第1章引言第1章引言FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域扮演着越来越重要的角色。目前，FPGA应用技术的发展十分迅速，如果要在FPGA应用领域有所作为，则必须具备快速掌握新知识的能力。掌握FPGA应用最重要的是实践的积累。我们具备了一定的基础知识，就应该马上投入实践，否则，很多理论知识都会难以理解。有很多电子开发的人，他们的理论知识比不上别人，但是，他们却能开发出很不错的电子产品。通过实践去掌握新技术的速度是很惊人的。本文通过第FPGA的认识，对FPGA管脚功能的了解分析，再到FPGA开发板原理图

8、的设计与研究，以及对开发板的PCB印制电路板的设计与研究，掌握FPGA的应用原理，熟悉FPGA的开发应用过程，在实践中检验理论知识，又通过理论知识去改善和发展实践，以便能在FPGA应用领域有更大的创新。47第2章FPGA及开发板第2章FPGA及开发板2.1FPGAFPGA是英文Field－ProgrammableGateArray的缩写，即现场可编程门阵列，