1)实验平台:正点原子新起点V2开发板 2)平台采购地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=609758951113 2)全套实验源码 手册 视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-300792-1-1.html 3)正点原子FPGA感兴趣的同学可以加群讨论:99424016 4)关注正点原子微信官方账号，获取最新信息更新 
第二章实验平台简介
本章主要介绍我们的实验平台：新起点FPGA开发板。通过本章的学习，您将快速了解我们以后使用的实验平台，为以后的学习铺平道路。 本章包括以下部分：1.3 22.1新起点FPGA开发板资源初探 2.2新起点FPGA开发板资源说明
2.1新起点FPGA开发板资源初探 目前正点原子已经多了 STM32、I.MXRT以及FPGA这些开发板常年稳居淘宝销售冠军，累计出货量超过10W套。这款FPGA开发板适合初学者入门FPGA，同时也适合有一定经验的人FPGA提高工程师的发展水平。 2.1.开发板资源新起点 首先，让我们看看新的起点FPGA开发板资源图，如图所示 2.1.1所示：
图 2.1.1 新起点FPGA开发板资源图 从图 2.1.可见，新起点FPGA开发板资源丰富，把FPGA EP4CE10内部资源充分发挥，界面和功能模块丰富，整个开发板非常大气。 开发板的形状尺寸为90mm*128.3mm，板材的设计充分考虑了人性化的设计，结合正点原子多年的开发板设计经验，经过多次改进，最终确定了这种设计。 新起点FPGA板载资源如下： ?主控芯片：EP4CE10F17C8N，封装：BGA256 ?晶振：50Mhz ?FLASH：W25Q16，容量：16Mbit（2M字节） ?SDRAM：W9825G6KH-6，容量：256Mbit（32M字节） ?EEPROM：AT24C64，容量：64Kbit（8K字节） ?1个电源指示灯(蓝色) ?四个状态指示灯（DS0~DS3：红色） ?一个红外接收头和一个小红外遥控器 ?支持1个无线模块接口NRF24L01无线模块 ?支持1路单总线接口DS18B20/DHT11等单总线传感器 ?1个ATK支持正原子蓝牙/模块接口GPS/MPU6050/RGB灯模块 ?采用1个环境光传感器AP3216C芯片 ?1个标准的RGB TFT-LCD接口 ?1个OLED/摄像头模块接口 ?1个USB串口 ?一种有源蜂鸣器 ?1个SD卡接口(板背面) ?1个HDMI接口 ?1个标准的JTAG调试下载口 ?1组5V供电/接入口 ?1组3.3V供电/接入口 ?一个直流电源输入接口(输入电压范围:DC6~16V） ?1个RTC后备电池座，带电池(板背) ?1个RTC采用实时钟PCF8563芯片 ?一个复位按钮可以用作FPGA程序执行的复位信号 ?4个功能按钮 ?一个电容触摸按钮 ?一个电源开关，控制整个开发板的电源 ?两个20x2扩展口，共72个扩展IO口(电源和地除外) 新起点FPGA开发板的特点包括： 1)接口丰富。板子提供了丰富的标准外设接口，可以方便的进行各种外设的实验和开发。 2)设计灵活。板上的许多资源可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。芯片两侧引出两排24x2.共有72个扩展口IO口。 3)资源充足。主控芯片采用自带414Kbit嵌入式RAM块的EP4CE10F17C8N，并外扩256Mbit（32M字节）SDRAM和64Kbit（8K字节）的EEPROM，满足大内存需求和大数据存储。板载HDMI接口、LCD接口、UART串口、环境光传感器以及其它各种接口芯片，满足各种不同应用的需求。 4)人性化设计。每个接口都有丝网印刷标记，框架一目了然；一些常用的外部大丝网印刷标记，便于搜索；接口位置设计合理，方便方便。资源匹配合理，物尽其用。 2.2新起点FPGA开发板资源说明 新起点FPGA开发板资源说明分为两个部分：硬件资源说明和软件资源说明。 2.2.硬件资源说明 新起点FPGA开发板不仅配备了丰富的硬件外设，还提供了大量的扩展IO，为了让大家对开发板的整体硬件资源有一个清晰的认识，我们专门画了一个新的起点FPGA开发板硬件资源框图如下图所示：
图 2.2.1 新起点资源框图 EP4CE10F17C8N FPGA芯片包括8个IO Bank，IO Bank可以理解为是FPGA IO每一集Bank的IO电压和特性是一样的。我们不同Bank的IO连接不同的外设，如图所示 2.1.1所示。 再来看看EP4CE10F17C8N FPGA芯片的Bank在BGA芯片管脚上的分布如下图所示：
图 2.2.2 FPGA的Bank分布 让我们解释一下上图所示IO分布图。 EP4CE10F17C8N FPGA芯片共有256个IO（FBGA256封装），按照16行16列去分布的，又将这256个IO分成8个Bank，每个Bank上的所有IO必须保持相同的电压特性。从上图可以看到每一个Bank颜色不同，主要方便我们找到IO具体在哪个Bank，细心的同学可能还会发现这256个IO还有许多不同的符号或字母标记，如第A行第5列标记Q第A行第6列标注S甚至还有一些IO是一些三角形圆形符号。所以这些标记是什么意思，在这里我们用一张图片给大家解释一下，如下图所示：
图 2.2.3 IO标识含义 从上图可以看出，每个符号后面都有自己的注释。例如，第一个白色圆圈代表普通圆圈IO，字母“P、N”代表差分IO，在分配IO当你需要注意的时候，你不能把差异信号分配给普通人IO否则，编译就会报错。因此，在设计硬件电路或编写软件工程时，一定要注意引脚不能乱用。 硬件资源说明： 首先，让我们详细介绍新的起点FPGA开发板的各个部分(图 2.1.我们将按逆时针顺序介绍1中标注部分的硬件资源。 1)WIRELESS模块接口 新起点FPGA只要将无线模块扩展接口插入开发板NRF24L01模块可以实现无线通信，使我们的板具有无线通信功能。这里需要注意的是，两个开发板和两个无线模块可以同时实现无线通信功能；只有一个开发板或一个模块不能实现无线通信功能。 2)SD卡接口 新起点FPGA开发板上有一个标准SD卡卡槽（TF卡)，卡槽可以插入开发板背面SD卡，使用SPI/SDIO驱动模式驱动SD卡，旨在满足大量数据的存储需求。 3)引出IO口(共2处) 新起点FPGA两组板载开发板IO扩展口：P6和P7。其中，P6和P7分别采用2*总共引出72个排针IO口(电源和地不算)。 4)RGB TFT-LCD接口 新起点FPGA开发板板载RGB LCD接口（LCD），可连接各种正点原子RGB LCD并支持触摸屏(电阻/电容屏都可以)。为了节省IO口，用的是RGB虽然565格式降低了颜色深度，但节省了IO，且RGB在程序上，565的数据格式更为通用。 5)50Mhz晶振 新起点FPGA开发板负载频率为50Mhz的晶振（XTAL），晶振输出时钟为FPGA最原始的时钟和其他频率的时钟都是在这个时钟的基础上使用的PLL(锁相环)或其它分频方法。 6)JTAG接口 新起点FPGA开发板载10针标准JTAG调试口（JTAG），该JTAG可以直接和FPGA用于下载程序或在线调试程序的下载器(调试器)连接。 7)USB转串口 新起点FPGA一个开发板USB串口（USB_UART），设计成的原因USB串口，是因为现在电脑上的串口正在消失，尤其是笔记本，几乎没有串口。所以板载了USB串口可以方便大家USB串口通信的试验。由于使用方便，板上没有直接连接。同时这个USB界面还可以为开发板提供电源，但其最大电流只有500mA，大家在做LCD显示实验或高速AD/DA当实验对供电能力要求较高时，建议使用DC6~16V电源输入接口。 8)SDRAM 新起点FPGA开发板载一个SDRAM芯片（U23)型号为：W9825GKH，容量为256Mbit（32M字节），轻松应对各种大内存需求场景，比如摄像头图像数据存储、录音数据存储等。 9)六位数码管 新起点FPGA开发板板载一个6位共阳极数码管（SEGLED），该数码管提供了一种最简单直观的显示，比如显示温度值、光照强度等。 10)OLED/摄像头模块接口 新起点FPGA开发板板载一个OLED/摄像头模块接口（P1），如果是OLED模块，靠左插即可（右边两个孔位悬空）。如果是摄像头模块（正点原子提供），则刚好插满。通过这个接口，可以分别完成多个外部模块的相关实验。 11)环境光传感器 新起点FPGA开发板板载一个环境光传感器（U7），它可以作为环境光传感器和近距离传感器。通过该传感器，开发板可以感知周围环境光线的变化和接近距离，从而可以实现类似手机的自动背光控制。 12)有源蜂鸣器 新起点FPGA开发板板载一个蜂鸣器（BEEP），可以实现简单的报警/闹铃。 13)红外接收头 新起点FPGA开发板板载红外接收头（U11），可以实现红外遥控功能，通过这个接收头，可以接收市面常见的各种遥控器的红外信号，大家甚至可以自己实现万能红外解码。当然，如果应用得当，该接收头也可以用来传输数据。 新起点FPGA开发板给大家配备了一个小巧的红外遥控器，该遥控器外观如图 2.2.1.1 所示：
图 2.2.4 红外遥控器 14)RTC实时时钟 新起点FPGA开发板板载一个RTC实时时钟芯片（U12），新起点FPGA开发板上的实时时钟芯片为PCF8563，PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级多功能时钟/日历芯片，具有报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能，能完成各种复杂的定时服务。 15)单总线接口 新起点FPGA开发板板载一个单总线接口（U9），该接口由4个镀金排孔组成，可以用来接DS18B20/DHT11等单总线传感器。在不需要用的时候，大家可以拆下上面的传感器，放到其他地方去用，使用上是十分方便灵活的。 16)4个LED 新起点FPGA开发板板载四个LED灯（DS0~DS3）。四个LED灯对于一般的应用足够了，在调试代码的时候，使用LED来指示程序执行状态，是非常不错的一个辅助调试方法。 17)复位按钮 新起点FPGA开发板板载一个复位按键（RESET），可以作为FPGA程序执行的复位信号，注意按键复位信号默认是高电平的，当复位按钮按下之后为低电平。 18)4个按键 新起点FPGA开发板板载4个机械式按键（KEY0~KEY3）是直接连接在FPGA的IO口上的，可以作为人机交互的输入信号。这4个按键信号默认都是高电平的，当按键被按下之后，按键信号变为低电平。 19)电池接口 新起点FPGA开发板板载RTC实时时钟的供电接口（BAT1），可以保证在PPGA开发板断电时，实时时钟仍然能够继续工作，这样的话，配置的日期与时间不会因FPGA开发板的断电而恢复到默认值。 20)触摸按钮 新起点FPGA开发板板载一个电容触摸输入按键（TPAD），利用电容充放电原理，实现触摸按键检测的功能。 21)电源指示灯 新起点FPGA开发板板载一颗蓝色的LED灯（PWR），用于指示电源状态。在电源开启的时候电源指示灯会处于点亮的状态，否则为熄灭的状态。通过这个LED，可以判断开发板的上电情况。 22)ATK模块接口 新起点FPGA开发板板载一个正点原子通用模块接口（U5），目前可以支持正点原子开发的GPS模块、蓝牙模块、MPU6050模块和全彩RGB灯模块等，直接插上对应的模块，就可以进行相关模块的开发。后续我们将开发更多兼容该接口的其他模块，实现更强大的扩展性能。 23)3.3V电源输入/输出 新起点FPGA开发板板载一组3.3V电源输入输出排针（23）（VOUT1），用于给外部提供3.3V的电源，也可以从外部接3.3V的电源给板子供电。大家在做实验的时候可能经常会为没有3.3V电源而苦恼不已，有了新起点FPGA开发板，你就可以很方便的拥有一个简单的3.3V电源（最大电流不能超过500mA）。 24)5V电源输入/输出 新起点FPGA开发板板载一组5V电源输入输出排针（23）（VOUT2），该排针用于给外部提供5V 的电源，也可以从外部接5V的电源给板子供电。同样大家在实验的时候可能经常会为没有5V电源而苦恼不已，正点原子充分考虑到了大家的需求，有了这组5V排针，你就可以很方便的拥有一个简单的5V电源（USB供电的时候，最大电流不能超过500mA，外部供电的时候，最大可达1000mA）。 25)电源开关 新起点FPGA开发板板载一个电源开关（K1）。该开关用于控制整个开发板的供电，如果通过开关切断电源，则整个开发板都将断电，电源指示灯（PWR）会随着此开关的状态而亮灭。 26)DC6~16V电源输入 新起点FPGA开发板板载一个外部电源输入口（DC_IN），采用标准的直流电源插座。开发板板载了DC-DC芯片（MP2359），用于给开发板提供高效、稳定的5V电源。由于采用了DC-DC芯片，所以开发板的供电范围十分宽，大家可以很方便的找到合适的电源（只要输出范围在DC6~16V 的基本都可以）来给开发板供电。在耗电比较大的情况下，比如用到4.3寸屏/7寸屏/网口/高速AD/DA的时候，建议大家使用外部电源供电，可以提供足够的电流给开发板使用。 27)HDMI接口 新起点FPGA开发板板载一个HDMI接口（仅支持输出），该接口可以连接在带有HDMI接口的显示器上，FPGA通过HDMI接口来驱动显示器，使其显示出彩条、图片以及视频图像等。 28)LCD接口 新起点FPGA开发板板载MCU TFT-LCD模块接口（16位并口数据），兼容正点原子全系列LCD模块，包括：2.4寸、2.8寸、3.5寸、4.3寸和7寸等MCU TFT-LCD 模块，并且支持电阻/电容触摸功能。 29)FPGA(EP4CE10) 这是开发板的核心芯片（U14），型号为EP4CE10F17C8。该款芯片拥有10320个逻辑单元、414Kbits的嵌入式存储资源、23个18×18的嵌入式乘法器、2个通用锁相环、10个全局时钟网络、8个用户I/O BANK和最大179个用户I/O，是一款非常具有性价比的芯片。 30)Flash(W25Q16) 新起点FPGA开发板板载一块Flash芯片（U15），现在大规模的FPGA都是基于SRAM结构的，程序掉电后会丢失。因此，在FPGA上电后，需要一个外部芯片在短时间内将程序加载到FPGA硬件里面，并且这个外部芯片存储的程序在掉电后是不丢失的，这个外部芯片就是FPGA的配置芯片。配置芯片用于储存FPGA的程序，以保证FPGA在重新上电后仍能继续工作。新起点FPGA开发板的配置芯片型号为W25Q16（完全兼容EPCS16芯片），存储容量为16Mbit（2M字节）。 31)EEPROM (AT24C64) 新起点FPGA开发板板载一块EEPROM芯片（U6），容量为64Kbit，也就是8K字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。 2.2.2软件资源说明 上面我们简单介绍了新起点FPGA开发板的硬件资源。接下来，我们将向大家简要介绍新起点FPGA开发板的软件资源。 新起点FPGA开发板Verilog提供的标准例程多达49个，新起点FPGA开发板NIOS II提供的标准例程多达17个。我们提供的这些例程，全部都是原创自主开发，注释非常详细、代码风格统一、难易程度由浅入深，非常适合初学者入门。而其他家开发板的例程，要么注释比较少，要么工程文件管理不统一，对初学者来说可能很难入门。 新起点FPGA开发板Verilog的例程列表如下表所示： 表 2.2.1例程列表
从上表可以看出，正点原子 FPGA开发板的例程是非常丰富的，并且扩展了很多有价值的例程。各个例程的安排是循序渐进的，首先从最基础的流水灯开始，然后一步步深入，从简单到复杂，有利于大家的学习和掌握，所以，正点原子新起点FPGA开发板是非常适合初学者的。当然，对于想深入学习FPGA开发的朋友，正点原子新起点FPGA开发板也绝对是一个不错的选择。 2.2.3新起点IO引脚分配 表 2.2.2 IO引脚分配表
表格中列出来了除扩展口外，开发板上所有的IO引脚，扩展口上的引脚IO可以参考开发板的原理图或者直接查看开发板上的丝印标注。 该表在：新起点开发板资料盘（A盘）\3_正点原子新起点FPGA开发板原理图文件夹下有提供Excel格式，方便大家查看。