Описание платы MiniDiLaB-CIII

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизация и  робототехника»

 

 

 

 

 

Лабораторная работа по дисциплине «Схемотехника СУ»

 

 

«Описание платы MiniDiLaB-CIII»

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. А-419

              Слесарев А.П.

 

 

                 Проверил:

Компанейц А.Н.

 

 

 

 

    

 

 

Омск 2012

1. Цель работы:

Изучение устройства и  возможностей платы MiniDiLaB-CIII.

2. Ответы на вопросы:

1. Компоненты входящие в состав платы (позиционные обозначения) и их назначение.

• СБИС программируемой логики cyclone III (ПЛИС EP3C5)

     позиционное обозначение: D5

     назначение: предназначена для реализации широкого класса     цифровых устройств: от простейших, эквивалентных нескольким микросхемам средней степени интеграции, до реализации, так называемых, "систем на программируемых кристаллах", содержащих RISC процессор (или несколько процессоров), набор стандартных периферийных устройств и оригинальные пользовательские блоки ввода, хранения, обработки и отображения информации.

• конфигурационная память (FLASH 16 Mbit) ПЛИС cyclone III

     позиционное обозначение: D8

     назначение: используется для энергонезависимого хранения     конфигурационных данных, а также пользовательских данных

• восемь переключателей SW7-SW0

позиционное обозначение: (ключ, резистор): S1 R31, S4 R33, S6 R34, S7 R50, S8 R23, S9 R24, S10 R25, S11 R26.

назначение: в положении «1» переключатель коммутирует логическую единицу, а в положении «0» - логический ноль.

• две кнопки ввода данных PBA и PBB и кнопка сброса (RESET)

     назначение: при нажатой кнопке передается логический ноль, при отжатой - логическая единица.

• восемь светодиодов LED7-LED0

     позиционное  обозначение: HL6-HL13 R37-R44 соответственно.

     назначение: оптическое излучение при пропускании через него электрического тока.

• микросхема статической памяти (SRAM) объемом 256k*16 бит

     позиционное обозначение: D6

     назначение: каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние сигнала без постоянной перезаписи.

 

• кварцевый генератор (OSC)

     назначение: обеспечивает генерацию на выходе схемы периодического сигнала определенной формы на рабочей частоте.

• USB интерфейс, включающий разъем USB miniB и микросхему     FTDI-FT245R

     позиционное обозначение: D1

     назначение: используется для подключения платы к компьютеру

• JTAG интерфейс включающий микросхему MAX3064

     позиционное  обозначение: D4 

     назначение: используется для подключения сложных цифровых микросхем или устройств уровня печатной платы к стандартной аппаратуре тестирования и отладки. Выходной контроль микросхем при производстве, тестирования собранных печатных плат, прошивки микросхем с памятью, отладочных работ при проектировании аппаратуры и программного обеспечения.

• Преобразователи уровня

     позиционное обозначение: D9-D11

     назначение: обеспечивают возможность JTAG программирования внешних устройств, имеющих напряжение питания от 1.65В до 5.5В (при питании менее 3.3 В яркость свечения светодиода PWR JTAR уменьшается).

• стабилизаторы напряжения

позиционное обозначение: D2, D3, D7

назначение: стабилизация напряжения по уровню

• разъемы расширения PR_A PR_B PR_C на 24 входа/выхода

   позиционное обозначение: X1.1 - X4.1

    назначение: используются для подключения плат расширения (внешних плат пользователя).

• модуль питания (POWER) все необходимые для работы платы напряжения питания: 3.3 В, 2.5 В, 1.2 В формируются на плате из входного напряжения +5 В.

 

 

 

 

2. Подключение  компонентов в схеме.

1. сигналы pba и pbb на выводы ПЛИС 34 и 51 соответственно приходят по шине с кнопок PBA и PBB.
2. сигналы  sw0 - sw7 приходят по шине с выводов ПЛИС 24, 25, 46, 49, 91, 90, 89, 88 соответственно на переключатели
3. сигналы  led0 - led7 приходят по шине с выводов ПЛИС 64, 50, 59, 58, 55, 54, 53, 52 соответственно на светодиоды
4. сигналы RAM_A0 RAM_A1 RAM_A2 RAM_A3 RAM_A4 RAM_A5 RAM_A6 RAM_A7 RAM_A8 RAM_A9 RAM_A10 RAM_A11 RAM_A12 RAM_A13 RAM_A14 RAM_A15 RAM_A16 RAM_A17 по шине адреса модуля памяти с выводов ПЛИС 141 138 137 136 135 119 115 114 113 112 111 110 106 105 104 144 143 142 приходят на соответствующие входы модуля статической памяти
5. сигналы RAM_D0 RAM_D1  RAM_D2  RAM_D3  RAM_D4  RAM_D5  RAM_D6  RAM_D7  RAM_D8  RAM_D9  RAM_D10  RAM_D11  RAM_D12  RAM_D13  RAM_D14  RAM_D15  по шине данных модуля памяти с соответствующих выводов модуля статической памяти поступают на выводы ПЛИС 132 129 128 127 126 125 124 121 103 101 100 99 11 10 7 4
6. сигналы RAM_we RAM_oe_n RAM_ble_n RAM_bhe_n RAM_ce_n с выводов ПЛИС 120 1 3 2 133 приходят на соответствующие управляющие входы модуля статической памяти
7. сигналы USB_D0  USB_D1  USB_D2  USB_D3  USB_D4  USB_D5  USB_D6  USB_D7  по шине данных USB интерфейса с соответствующих выводов ПЛИС 38 32 33 44 50 30 28 31 поступают на соответствующие выводы микросхемы MAX3064
8. сигналы USB_rdn  USB_rxfn  USB_wr  USB_txen  с выводов ПЛИС 43 39 98 42 поступают на входы управления микросхемы MAX3064
9. сигналы с разъемов расширения по шине приходят на пользовательские выводы ПЛИС

3. Основные параметры  ПЛИС.

• число выводов ПЛИС - 144
• число пользовательских выводов (входов/выходов) - 94
• число логических элементов - 5136
• объем встроенной памяти - 414 кбит
• число встроенных умножителей (разрядностью 9*9) - 46
• число встроенных умножителей тактовых сигналов (PLL) - 2
• объем файла конфигурации (без сжатия) - 3Мбит

Используемый на плате  режим конфигурации ПЛИС - AS (активная последовательная конфигурация).

Включение светодиода "Done" свидетельствует об успешном окончании конфигурации ПЛИС.

Кнопка RESET позволяет сбросить текущую конфигурацию ПЛИС.

4. Режимы работы, настраиваемые джамперами.

1. соединены 1 и 2 выводы (Blaster):

• джампер закорочен. Встроенный USB Blaster осуществляет программирование ПЛИС Cyclon III на плате.
• джампер открыт. Встроенный USB Blaster осуществляет JTAG программирование (через разъем J4) внешних (относительно платы) устройств, содержащих ПЛИС.

2.  соединены 3 и 4 выводы (USB):

• джампер закорочен. USB интерфейс не используется. Программирование ПЛИС Cyclone III, расположенной на плате, может осуществляться внешним программатором, подсоединенным к разъему J4.
• джампер открыт. USB интерфейс используется для пользовательского проекта ПЛИС Cyclone III, расположенной на плате. Программирование FPGA  может осуществляться программатором, подсоединенным к разъему J4.

5. Уровни напряжения используемые на плате.

В базовом варианте питание (+5 В ток до 0,5 А) на плату miniDiLaB-CIII поступает от разъема USB. Все необходимые для работы платы напряжения питания: 3,3В 2,5В 1,2В формируется на плате из входного напряжения +5В. Для формирования внутренних напряжений питания используются линейные преобразователи:

• напряжение 3.3 В - преобразователь напряжения NCP1117
• напряжение 2.5 В - преобразователь напряжения NCP1117
• напряжение 1.2 В - преобразователь напряжения LP38500

При питании от USB разъема общее потребление платы, включая подсоединенные к разъемам расширения устройства, питающиеся от платы, не должно превышать 0.5 А.

 

3. Заключение

В ходе выполнения лабораторной работы разработано описание подключения  компонентов входящих в состав платы  MiniDiLab - CIII (описание приведено в пункте 1) к контролеру.