Mars-SP3-U 评估实验板用户手册

Mars-SP3-U FPGA 是针对FPGA 的中、高级开发者设计，帮助用户降低学习成本和系统评 估成本的硬件平台。本平台基于USB2.0+FPGA 结构，适合用户做基于PC USB2.0 FPGA 传输解决方案的评估使用，典型应用数据采集、算法评估、图像采集等评估。 板上提供JTAG 接口,采用菊花莲方式完成对FPGA 和其配置芯片的编程。采用欧式接插 件将FPGA 剩余IO 管脚引出，方便用户开发自己的产品。 ### Mars-SP3-U 评估实验板用户手册关键知识点解析 #### 一、板子用途、目的及使用对象 **Mars-SP3-U FPGA** 是一款专为中、高级FPGA开发者设计的评估实验板，旨在降低学习成本和系统评估成本。这款硬件平台基于 **USB2.0 + FPGA** 的架构，特别适用于需要基于PC USB2.0 的FPGA传输解决方案评估的场景。典型的应用包括但不限于数据采集、算法评估以及图像采集等。 板载提供的 **JTAG接口** 可通过菊花链方式完成对FPGA及其配置芯片的编程操作。此外，通过采用欧式接插件将FPGA的剩余IO管脚引出，极大地方便了用户根据具体需求开发自己的产品或进行进一步的扩展。 #### 二、硬件配置情况及实验配套介绍 **硬件配置**: 1. **XC3S400-PQ208**: SPARTAN3系列FPGA，是该评估板的核心处理单元。 2. **XCF04S**: 配置芯片，用于存储FPGA的配置信息。 3. **CY7C68013A**: USB2.0接口芯片，负责实现FPGA与PC之间的高速数据传输。 4. **AS2830-3.3** 和 **AS1117-2.5**: 电压转换芯片，用于提供系统所需的稳定电压。 5. **FAN1589-1.2**: 提供1.2V电压作为FPGA核心电压。 6. **MAX3232**: RS232电平转换芯片，用于实现FPGA与PC之间的串行通信。 7. **40MHz有源晶振**: 提供FPGA所需的时钟信号。 8. **AT24C02**: I2C接口的EEPROM，可用于数据存储。 9. **STC811复位芯片**: 提供系统复位功能。 10. **LED灯**: 用于状态指示。 **配套实验例程**: - **跑马灯实验**：展示如何控制LED灯的亮灭顺序，实现基本的动态显示效果。 - **串口通讯实验**：通过MAX3232实现FPGA与PC之间的简单数据交换。 - **Slave FIFO模式下的USB IN/OUT实验**：演示如何利用CY7C68013A实现FPGA与PC之间高速数据传输的基本流程。 - **GPIF接口方式演示试验**：展示如何利用FPGA的通用并行接口(GPIF)进行数据传输。 - **FX2传输速度测试**：评估USB2.0接口的数据传输性能。 **基础扩展板相关实验**: - **矩阵键盘实验**：演示如何读取键盘输入。 - **7段数码管实验**：展示如何驱动数码管显示数字。 - **蜂鸣器实验**：实现简单的音频输出。 - **I2C接口EEPROM存取实验**：演示如何读写AT24C02中的数据。 - **模拟交通灯实验**：通过控制LED灯来模拟交通信号灯的变化。 - **数字时钟实验**：实现一个基本的数字时钟。 - **VGA接口实验**：展示如何通过FPGA输出视频信号至VGA显示器。 - **PS2接口实验**：演示如何读取PS/2键盘或鼠标的数据。 - **1602字符液晶显示实验**：实现基本的文字显示功能。 #### 三、器件布局及器件功能说明 - **XC3S400 (UC1)**: SPARTAN3系列FPGA，作为主要的逻辑处理单元。 - **XCF04S (UC2)**: 配置芯片，用于存储FPGA的配置信息。 - **MAX3232 (UB1)**: 实现FPGA与PC之间的RS232通信。 - **CY7C68013 (UB2)**: USB2.0接口芯片，负责实现FPGA与PC之间的高速数据传输。 - **AT24C02 (UB2)**: I2C接口的EEPROM，可用于数据存储。 - **LED灯 (D1-D8)**: 8个LED灯，用于指示状态或实现简单的显示功能。 - **复位按键 (USB_RST, SYS_RST#)**: 手动复位USB芯片和FPGA芯片。 #### 四、跳线说明 - **JB1**: 用于选择USB供电还是外部供电。 - **JB2**: 外部EEPROM容量选择跳线。 - **JB3**: CY7C68013是否接EEPROM的选择。 - **SC1**: FPGA配置方式选择跳线。 #### 五、硬件电路说明 - **晶振电路**: 采用40MHz有源晶振，输出时钟可选择性地接入FPGA的不同管脚。 - **Reset电路**: 采用专用的复位芯片STC811确保系统的稳定复位，并支持手动复位。 - **电源**: SPARTAN3系列芯片采用3.3V、2.5V、1.2V三种电源供电，通过电压转换芯片实现不同电压的稳定供应。 - **JTAG接口电路**: 用于FPGA及其配置芯片的编程操作。 - **LED灯电路**: 属于板内资源，通过短接JA1实现控制。 - **RS232电路**: 使用MAX3232进行电平转换，实现FPGA与PC之间的串行通信。 Mars-SP3-U 评估实验板是一款功能全面、易于使用的硬件平台，非常适合中、高级FPGA开发者进行学习和项目开发。通过配套的实验例程和丰富的硬件资源，可以帮助用户快速掌握FPGA技术的核心要点，并能够灵活应用于多种实际场景中。