第三章 fpga和模擬可程式設計器件應用實驗
與課程設計
3．1 gw48 eda系統使用說明
3．1．1 gw48-pk2教學實驗系統原理與使用介紹
一、gw48系統使用注意事項
a：閒置不用gw48系統時，必須關閉電源，拔下電源插頭！！！
b：在實驗中，當選中某種模式後，要按一下右側的復位鍵，以使系統進入該結構模式工作。
c：換目標晶元時要特別注意，不要插反或插錯，也不要帶電插拔，確信插對後才能開電源。其它介面都可帶電插拔。請特別注意，盡可能不要隨意插拔適配板，及實驗系統上的其他晶元。
d：pc機的並行口工作模式設定在「epp」模式！
e: 對於gw48-pk2系統，主機板左側「上開關」預設向下，關閉+/-12v電源；「下開關」預設向上，允許**。
i: 跳線座「sps」 預設向下短路（pio48）；右側開關預設撥向「to mcu」。
j: 對於gw48-pk2系統，左下角撥碼開關除第4檔「ds8使能」向下撥（8數碼管顯示）外，其餘皆預設向上。
k: 對於右下角的「時鐘頻率選擇」區的「clock0」上的短路帽，平時不要插在50/100m高頻處，以免高頻輻射。
二、gw48系統主機板結構與使用方法
以下將詳述gw48系列eda實驗開發系統的結構與使用方法。該系統的實驗電路結構是可控的。即可通過控制介面鍵，使之改變連線方式以適應不同的實驗需要。
因而，從物理結構上看，實驗板的電路結構是固定的，但其內部的資訊流在主控器的控制下，電路結構將發生變化---重配置。這種「多工重配置」設計方案的目的有3個：1.
適應更多的實驗與開發專案；2. 適應更多的pld公司的器件；3. 適應更多的不同封裝的fpga和cpld器件。
系統板麵主要部件及其使用方法說明如下（請參看相應的實驗板板麵）。以下是對gw48-pk2系統主機板功能塊的注釋。
（1） 「模式選擇鍵」：按動該鍵能使實驗板產生12種不同的實驗電路結構。這些結構如第二節的13 張實驗電路結構圖所示。
例如選擇了「no.3」圖，須按動系統板上此鍵，直至數碼管「模式指示」數碼管顯示「3」，於是系統即進入了no.3 圖所示的實驗電路結構。
（2） 適配板：這是一塊插於主系統板上的目標晶元適配座。對於不同的目標晶元可配不同的適配座。
可用的目標晶元包括目前世界上最大的六家fpga/cpld廠商幾乎所有cpld、fpga和所有isppac等模擬eda器件。第三節的表中列出了 acex系列的ep1k30晶元對系統板引腳的對應關係，以利在實驗時經常查用。
圖3-1 gw48 eda系統電子設計二次開發訊號圖
（3） byteblastermv程式設計配置口：如果要進行獨立電子系統開發、應用系統開發、電子設計競賽等開發實踐活動，首先應該將系統板上的目標晶元適配座拔下，用配置的10芯程式設計線將「byteblastermv」口和獨立系統上適配板上的10芯口相接，進行在系統程式設計（如gwdvp-b板），進行除錯測試。「byteblastermv」口能對不同公司，不同封裝的cpld/fpga進行程式設計**。
程式設計的目標晶元和引腳連線可參考圖3-1，從而進行二次開發。
（4）byteblasterii程式設計配置口：該口主要用於對cyclone系列as模式專用配置器件epcs4和epcs1程式設計。
(5) 混合工作電壓源：系統不必通過切換即可為cpld/fpga目標器件提供5v、3.3v、2.
5v、1.8v和1.5v工作電源，此電源位置可參考圖3-1。
唯一需要切換的是1.8v和1.5v，如果希望將圖3-1上1.
8v位置的電壓換成1.5v（如用於cyclone系列器件），應該開啟主系統板，對箱內電源板上的跳線接插於「1.5v」即可。
（6）jp5程式設計模式選擇跳線：（僅gw48-pk2型含此）。使如果要對cyclone的配置晶元進行程式設計，應該將挑選接於「bybtii」端，在將標有「byteblasterii」 程式設計配置口與適配板上epcs4/1的as模式**口用10芯線連線起來通過quartusii進行程式設計。
當短路「others」端時，可對其它所有器件程式設計，埠訊號參考圖3-1。
（7）jp6/jvcc/vs2程式設計電壓選擇跳線：跳線jvcc（gw48—gk/pk2型標為「jp6」）是對程式設計**口的選擇跳線。對5v器件，如10k10、10k20、7128s、1032、95108等，必須選「5.
0v」。而對低於或等於3.3v的低壓器件，如1k30、1k100、10k30e、20k300、cyclone、7128b等一律選擇「3.
3v」一端。
（8）並行**口：此介面通過**線與微機的印表機口相連。來自pc機的**控制訊號和cpld/fpga的目標碼將通過此口，完成對目標晶元的程式設計**。
計算機的並行口通訊模式最好設定成「epp」模式。
（9）鍵1~鍵8 ：為實驗訊號控制鍵，此8個鍵受「多工重配置」電路控制，它在每一張電路圖中的功能及其與主系統的連線方式隨模式選擇鍵的選定的模式而變，使用中需參照第二節中的電路圖。
（10）鍵9~鍵14 ：此6個鍵不受「多工重配置」電路控制，由於鍵訊號速度慢，所以其鍵訊號輸入口是全開放的，各埠定義在插座「jp8」處，可通過手動節插線的方式來實用，鍵輸出預設高電平。
注意，鍵1至鍵8是由「多工重配置」電路結構控制的，所以鍵的輸出訊號沒有抖動問題，不需要在目標晶元的電路設計中加入消抖動電路，這樣，能簡化設計，迅速入門。但設計者如果希望完成鍵的消抖動電路設計練習，必須使用鍵9至鍵14來實現。
（11）數碼管1~8/發光管d1~d16 ：受「多工重配置」電路控制，它們的連線形式也需參照第二節的電路圖。
（12）「時鐘頻率選擇」 ：位於主系統的右小側，通過短路帽的不同接插方式，使目標晶元獲得不同的時鐘頻率訊號。
對於「clock0」，同時只能插乙個短路帽，以便選擇輸向「clock0」的一種頻率：訊號頻率範圍：0.
5hz–50mhz。由於clock0可選的頻率比較多，所以比較適合於目標晶元對訊號頻率或週期測量等設計專案的訊號輸入端。右側座分三個頻率源組，它們分別對應三組時鐘輸入端:
clock2、clock5、clock9。例如，將三個短路帽分別插於對應座的2hz、1024hz和12mhz，則clock2、clock5、clock9分別獲得上述三個訊號頻率。需要特別注意的是，每一組頻率源及其對應時鐘輸入端，分別只能插乙個短路帽。
也就是說最多只能提供4個時鐘頻率輸入fpga：clock0、clock2、clock5、clock9。
（13）揚聲器：目標晶元聲訊輸出，與目標晶元的「speaker」端相接，通過此口可以進行奏樂或了解訊號的頻率，它與目標器件的具體引腳號，應該查閱本章第3節的**。
（14） ps/2介面：通過此介面，可以將pc機的鍵盤和/或滑鼠與gw48系統的目標晶元相連，從而完成ps/2通訊與控制方面的介面實驗，gw48-pk2含另一ps/2介面，參見實驗電路結構 no.5。
（15）vga**介面：通過它可完成目標晶元對vga顯示器的控制。詳細連線方式「實驗電路結構圖」。
(16) 微控制器介面器件：它與目標板的連線方式也已標於主系統板上：連線方式可參見圖3-13。
注1、對於gw48-pk2系統，實驗板右側有一開關，若向「to_ fpga」撥，將rs232通訊口直接與fpga相接；若向「to_mcu」撥，則與89c51微控制器的p30和p31埠相接。於是通過此開關可以進行不同的通訊實驗，詳細連線方式可參見圖3-13。平時此開關應該向「to_mcu」撥，這樣可不影響fpga的工作!
（17） rs-232序列通訊介面：此介面電路是為fpga與pc通訊和sopc除錯準備的。或使pc機、微控制器、fpga/cpld三者實現雙向通訊。
（18）「aout」 d/a轉換 ：利用此電路模組（實驗板左下側），可以完成fpga/cpld目標晶元與d/a轉換器的介面實驗或相應的開發。它們之間的連線方式可參閱「實驗電路結構 no.
5」 ：d/a的模擬訊號的輸出介面是「aout」，示波器可掛接左下角的兩個連線端。當使能撥碼開關8：
「濾波1」時，d/a的模擬輸出將獲得不同程度的濾波效果 。
注意，進行d/a介面實驗時，需開啟系統上側的+/-12v電源開關（實驗結束後關上此電源！）。
（19）「ain0」/「ain1」：外界模擬訊號可以分別通過系統板左下側的兩個輸入端「ain0」和「ain1」進入a/d轉換器adc0809的輸入通道in0和in1，adc0809與目標晶元直接相連。通過適當設計，目標晶元可以完成對adc0809的工作方式確定、輸入埠選擇、資料採集與處理等所有控制工作,並可通過系統板提供的解碼顯示電路，將測得的結果顯示出來。
此項實驗首先需參閱第二節的「實驗電路結構no.5」有關0809與目標晶元的介面方式，同時了解系統板上的接插方法以及有關0809工作時序和引腳訊號功能方面的資料。
注意：不用0809時，需將左下角的撥碼開關的「a/d使能」和「轉換結束」打為禁止：向上撥，以避免與其他電路衝突。
adc0809 a/d轉換實驗接插方法（如實驗電路結構 no.5圖所示）：
1． 左下角撥碼開關的「a/d使能」和「轉換結束」撥為使能：向下撥，即將enable(9)與pio35相接；若向上撥則禁止，即則使enable(9)0，表示禁止0809工作，使它的所有輸出端為高阻態。
2．左下角撥碼開關的「轉換結束」使能，則使eoc(7)pio36，由此可使fpga對adc0809的轉換狀態進行測控。
（20） vr1/「ain1」：vr1電位器，通過它可以產生0v~+5v 幅度可調的電壓。其輸入口是0809的in1（與外界面ain1相連，但當ain1插入外輸入插頭時，vr1將與in1自動斷開）。
若利用vr1產生被測電壓，則需使0809的第25腳置高電平，即選擇in1通道，參考「實驗電路結構no.5」。
（21） ain0的特殊用法 ：系統板上設定了乙個比較器電路，主要以lm311組成。若與d/a電路相結合，可以將目標器件設計成逐次比較型a/d變換器的控制器件參考「實驗電路結構no.
5」。（22） 系統復位鍵：此鍵是系統板上負責監控的微處理器的復位控制鍵，同時也與介面微控制器和lcd控制微控制器的復位端相連。因此兼作微控制器的復位鍵。
(23) **控制開關 ：（僅gw48—gk/pk型含此開關）在系統板的左側的開關。當需要對實驗板上的目標晶元**時必須將開關向上打（即「dload」）；而當向下打（lock）時，將關閉**口，這時可以將**並行線拔下而作它用（這時已經**進fpga的檔案不會由於**口線的電平變動而丟失）；例如拔下的25芯**線可以與gwak30+/或gwak100+/gw48-soc+等適配板上的並行介面相接，以完成類似邏輯分析儀方面的並行通訊實驗。
(24) 跳線座sps ：短接「t_f」可以使用「在系統頻率計」。頻率輸入端在主機板右側標有「頻率計」處。
模式選擇為「a」。短接「pio48」時，訊號pio48可用，如實驗電路結構圖no.1中的pio48。
平時應該短路「pio48」。
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