小脚丫STEP FPGA Training V2.0硬件手册.pdf

FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以通过编程方式配置的集成电路。在数字电路设计领域中，FPGA因其可重编程特性、较高的灵活性和性能而受到广泛使用。本文档介绍的是小脚丫STEP FPGA Training V2.0硬件手册，该手册详细说明了小脚丫STEP FPGA Training V2.0训练板的设计细节，包括其各种模块的功能、连接方式以及如何使用这些模块。 1. 概述 手册首先给出了板载资源的列表，包含了USB转UART电路、SPI接口8位串行ADC电路、DS18B20温度传感器电路、无源蜂鸣器电路、PWM-RC滤波电路、12832-OLED显示电路、10位R-2R网络DAC电路等。 2. 模块介绍 接下来，手册逐个模块地介绍了每种电路的功能和作用。 2.1 USB转UART电路 该电路包含MicroUSB接口座和CH340C转换芯片，主要用途是实现USB到UART（通用异步收发传输器）的串口通信功能。电路不能提供供电，因此需要小脚丫FPGA核心板供电。CH340C芯片负责实现与FPGA的串口通信功能。 2.2 SPI接口8位串行ADC电路 此电路由一个可调电位器和一个8位串行ADC（ADS7868）组成。ADC能够采集可调电位器输出的模拟信号，并通过SPI（串行外设接口）总线将其发送给FPGA，FPGA核心板进而读取这些数据。 2.3 DS18B20温度传感器电路 DS18B20是一款数字温度传感器，通过单总线（One-Wire）与FPGA核心板通信。在电路中需要配置上拉电阻。 2.4 无源蜂鸣器电路 无源蜂鸣器电路使用S8050晶体管来驱动蜂鸣器MLT-8530。晶体管作为开关器件控制蜂鸣器的通断，同时使用1N4148二极管作为续流二极管。 2.5 PWM-RC滤波电路 PWM（脉冲宽度调制）通常用于模拟信号电平的数字编码。在该模块中，PWM结合RC（电阻-电容）电路使用，FPGA可以产生PWM信号，经过RC滤波后，实现简单的数字模拟转换功能。 2.6 12832-OLED显示电路 训练板集成了一个128x32像素的OLED显示屏，该显示屏通过SPI通信与FPGA通信。OLED显示屏使用了SSD1306驱动芯片，操作简便。 2.7 10位R-2R网络DAC电路 DAC（数字模拟转换器）是将数字信号转换为模拟信号的设备。R-2R电阻网络DAC电路是一种经典的DAC电路结构，通过电阻梯形网络和运算放大器TLV271实现信号的数字模拟转换。 3. 板卡框图 手册还提供了一个板卡框图，简要地描述了小脚丫FPGA核心板和各种外围器件之间的连接关系，所有外围器件均可以通过MAX10 FPGA进行编程。 4. 管脚分配 手册详细列出了各个模块所占用的FPGA核心板的管脚分配情况，这对于设计电路和进行FPGA编程至关重要。 5. 版本信息 手册给出了版本信息，包括初始版本的日期和版本编号等。 小脚丫STEP FPGA Training V2.0硬件手册不仅为FPGA用户提供了一套综合性的硬件资源，也为学习PCB设计、电子设计竞赛和高校课程设计的学生提供了一套实用的工具。通过这款训练板，学员们可以更深入地理解FPGA的工作原理和应用，从而为进一步深入研究数字电路和微机原理打下坚实的基础。