Отладочный стенд SDK 7.1. Введение
В последние годы широкое развитие получили программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Большое внимание разработке таких микросхем уделяют ведущие зарубежные компании Xilinx - 51% рынка, Altera - 32%, Lattice - 9%, Actel - 6% и др.
Названные фирмы кроме основной своей продукции – различных семейств ПЛИС и программного обеспечения, поддерживающего автоматизированное проектирование электронной аппаратуры на ПЛИС, выпускают так называемые отладочные платы. Иногда их называют учебно-практическими стендами.
Стенд представляет собой печатную плату, как правило, небольших размеров, на которой запаяна конкретная микросхема программируемой логики, «обвешанная» элементами визуальной индикации и механическими переключателями. Все названные элементы с помощью печатных проводников соединены с ПЛИС.
Переключатели позволяют задавать на входы ПЛИС двоичные значения внешних воздействий, визуальная индикация (например, светодиоды) подключаются к выходам ПЛИС, чтобы контролировать уровни выходных сигналов.
Таким образом, разработчик аппаратуры может физически реализовать свой проект, загрузив его в реальную микросхему, и посмотреть, как всё работает. Важно подчеркнуть, что ему не требуются никакие монтажные и паяльные работы.
Среди фирм, занимающихся созданием отладочных стендов, можно назвать и российскую фирму ЛМТ (http://lmt.ifmo.ru/). Она выпускает целую серию стендов. Однако нас будет интересовать только один из них – а именно стенд SDK 7.1 (ScientificDevelopmentKit), на котором установлена ПЛИС фирмы Xilinx XC9572XL-TQ100.
Общие сведения
Учебный стенд SDK 7.1 мы будем использовать для изучения:
§ Цифровой аппаратуры на базе программируемых логических интегральных схем фирмы XILINX с архитектурой CPLD;
§ Принципов логического проектирования несложных узлов с использованием языков структурно–функционального описания аппаратуры, таких как VHDL или Verilog.
Заметим, что это далеко не все его возможности. На нём установлен разъём расширения, который позволяет подключать различные внешние устройства и, в частности, другие учебные стенды семейства SDK.
Структурная схема учебного стенда SDK 7.1 показана на рис.1. Понятно, что главным компонентом стенда является ПЛИС XC9572 XL-TQ100. Мы уже знаем, что дополнительно на печатной плате стенда установлены две механические кнопки и восемь двухпозиционных переключателей, с помощью которых на ПЛИС можно подавать входные сигналы.
Рис.1. Структурная схема учебного стенда SDK 7.1
Для регистрации состояния загруженного в ПЛИС устройства на плате имеются также восемь светодиодов и два семисегментных индикатора.
Питание стенд получает от внешнего источника напряжением +9В. Это напряжение подаётся через разъём J2. С помощью стабилизатора напряжения, также смонтированного на печатной плате, из напряжения +9В получается номинал +3,3В (для питания микросхемы).
Для программирования ПЛИС на плате установлен JTAG-разъём (J4 на рис.1). Кроме того, двунаправленные выводы ПЛИС подключены на дополнительные разъёмы J1 и J3, что позволяет соединять запрограммированную микросхему с другими внешними устройствами, в частности, с другими учебными стендами серии SDK.
Расположение элементов стенда на печатной плате показано на рис.2. Светодиод D4 загорается зелёным цветом, когда на отладочный стенд подаётся питающее напряжение (+9В). Диод D5 загорается жёлтым цветом при нажатии на кнопку sw8 (RESET), расположенную рядом с ним. Этот сигнал является глобальным для программируемой микросхемы и сбрасывает все находящиеся в ней триггеры в состояние «лог.0».
Рис.2. Расположение элементов стенда на печатной плате
С левой стороны платы расположен разъём J2 для подключения внешнего блока питания +9В. В средней её части находятся элементы визуальной индикации – два семисегментных индикатора IND1 и линейка из 8-ми светодиодов D6…D13.
Сверху на печатной плате расположен 40-контактный разъём J3 и 20 - контактный разъём J1, используемые для подключения к ПЛИС внешних устройств.
В нижней части стенда находятся восемь двухпозиционных переключателей sw7...sw0, а также кнопка sw9, вероятно для имитации сигнала CLK.
Подключение стенда
Схема подключения стенда к компьютеру показана на рис.4. Соблюдение правил подключения стенда к персональному компьютеру обеспечивает безопасность при работе со стендом и гарантию его нормального функционирования в течение всего периода эксплуатации. Неправильное подключение стенда может вывести из строя, как сам стенд, так и отдельные блоки персонального компьютера.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.