board và mơi trường lập trình ISE 7.1
I. Tổng quát.
Đây là họ FPGA mới nhất của Xilinx với nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu
tiên phải kể đến là khả năng tích hợp của Spartan-3 từ 50,000K-gate đến 5 triệu K-
gate. Một số đặc điểm chính của Spartan-3 là: - Giá thành thấp, tiêu thụ điện năng ít.
- Mật độ tích hợp lên đến 74K trên một phần tử logic - Tốc độ xung nhịp hệ thống lên đến 325MHz
- 3 mức tiêu thụ điện năng (1.2V; 3.3V; 2.5V) - Có 784 chân
- Tốc độ truyền dữ liệu lên đến 622Mbps
Bảng 3.2. Một số sản phẩm của dòng Spartan-3 Tên sản phẩm Số cổng của hệ thống Các phần tử logic Số hàng Số cột Khối RAM Số chân XC3S200 200K 4320 24 20 216K 173 XC3S400 400K 8064 32 28 288K 264 XC3S1000 1M 17280 48 40 432K 391 XC3S2000 2M 46080 80 64 720K 565 XC3S4000 4M 62208 96 72 1728K 712 XC3S5000 5M 74880 104 80 1872K 784
Hiện nay với dòng sản phẩm Spartan-3 Platform FPGA Xilinx trở thành hãng
đầu tiên trên thế giới tiếp cận công nghệ 90nm.
Spartan -3 starter kid board là một công cụ hữu hiệu cho bất kì ai đang có ý
định thiết kế các sản phẩm dựa trên công nghệ FPGA (Field-Programmable Gate
Array) với một giải pháp cơ bản cho vấn đề tranh thủ thời gian và chi phí ban đầu
thấp. Nó cho phép chế tạo ngay và giá thành sản phẩm thấp và là một thiết bị cấu
trúc logic có thể được người sử dụng lập trình trực tiếp mà không phải sử dụng bất kỳ một công cụ chế tạo mạch tích hợp nào.
Trong phần này ta chỉ giới thiệu sơ qua các chi tiết có thể nhìn thấy từ giao
diện bề ngoài của bo mạch. Các chi tiết cụ thể, các đặc điểm cũng như các vấn đề
cần chú ý đối với mỗi thành phần trên bo mạch sẽ được trình bày cụ thể trong mỗi
ứng dụng sau này.
Hình 3.1 là hình ảnh của Spartan-3 Starter Kit Board nhìn từ mặt trên.
Hình 3.2 là hình ảnh của Spartan-3 Starter Kit Board nhìn từ mặt dưới.
Hình vẽ 3.2 là hình ảnh của Spartan-3 Starter Kit Board khi ta trải trên mặt
phẳng.
Spartan-3 Starter Kit Board: bao gồm các thành phần với các đặc trưng sau ( ở
đây ta chỉ giới thiệu những thành phần có liên quan đến ứng dụng sau này, chi tiết
chúng ta tìm hiểu ở phần Gui của SP3 trên http://xilinx.com).
1. Khối số 1: chính là chíp điều khiển chung Xc3s200ft256. Tên gọi của nó rất quan trọng vì chúng ta sẽ cịn phải sử dụng sau này khi thực hiện việc gán chân.
2. Khối số 2 và khối 3 : Đó là Prom loại XCF02S, nó có chức năng lưu trữ các cấu hình cũng như chương trình nạp từ trình dịch vào.
3. Khối số 5 : đây là cổng kết nối VGA. Spartan – 3 có khả năng kết nối với màn hình và hiển thị các dữ liệu bằng việc thực hiện quét dòng quét mành theo phương thức quét lần lượt. Chi tiết về việc tạo ảnh trên màn hình hiển thị sẽ được phân tích cụ thể trong phần ứng dụng sẽ được đề cập ở phần sau.
4. Khối số 6,7: Cổng kết nối Rs232.
5. Khối 9 : Kết nối với bàn phím hoặc là chuột.
6. Khối số 10 : Các led 7 đoạn. Cụ thể là có 4 led 7 đoạn anot chung. 7. Khối 11: 8 chuyển mạch. Có thể dùng để chọn chế độ làm việc, hoặc
cho những ứng dụng kiểm tra khi thiết kế thực hiện chức năng 8 bít đầu vào số.
8. Khối 12: 8 led, dùng để kiểm tra quá trình thiết kế. Là một trong những phương tiện kiểm tra đầu ra hiệu quả các chương trình mà chúng ta thiết kế.
9. Khối 13: 4 nút ấn. Cũng tương tự như 8 chuyển mạch, chúng ta có thể dùng nó để chọn chế độ làm việc cho bo mạch.
10. Khối 15 : Vị trí cắm của bộ tạo dao động thạch anh. Bộ tạo dao động thạch anh tạo ra dao động chuẩn 50mhz. Chính vì vậy, trong q trình thiết kế, với các ứng dụng cụ thể cần thực hiện làm việc ở tần số đồng bộ nào đó chúng ta phải thực hiện chia tần số trung tâm này ra để đạt
được tần số mong muốn. Thực tế, chúng ta hồn tồn có thể kết nối với
một bộ tạo dao động đưa vào từ ngồi thơng qua các thành phần kết nối A1,A2, B1 như chỉ ra trên hình vẽ.
11. Khối 17 và 18: Khởi động chương trình thường trực trong Rom. Chi tiết này sẽ được phân tích kỹ khi thực hiện một chương trình cụ thể.
12. Ở đây chúng ta cũng cần quan tâm đến các khối 19, 20 và 21: đây là các
thành phần dùng để kết nối với ngoại vi hoặc dẫn tín hiệu ra sau khi đã
thực hiện xử lý. Các khối này tương ứng với các thành phần được kí
hiệu trên bo mạch là A1, A2, B1. Đây là một chi tiết quan trọng và cần
phải đặc biệt quan tâm về cách thức thực hiện đầu cuối số liệu.Chính vì vậy khi tiến hành thực hiện kết nối với thành phần ngoài phải quan tâm
đến các mức điện áp cũng như các chân tương ứng của nó. Để tiện hình
dung chúng ta xét một cổng A1 như sau
Thứ tự của các chân từ phải qua trái, với chân số một là chân GND, chân số 3 là chân tương ứng với điện áp +3.3V, chân số 2 tương ứng mức +5V.
Như vậy các chân lẻ trừ chân 1 nối đất, các chân lẻ còn lại sẽ được kết nối
ở mức điện áp +3.3V, các chân chẵn sẽ được kết nối ở mức điện áp +5V.
13. Ngồi ra nó cịn một số thành phần khác nữa. Để dễ hình dung hơn chúng ta có thể quan sát hình vẽ dưới đây mơ tả các thành phần được kết nối với XC2s300.
Hình 3.3: Sơ đồ khối các thành phần trên Spartan-3 Starter Kit Board