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FPGA芯片最小系统电路设计攻略 —电路图天天读(103)

来源: 互联网 更新时间: 2021/12/31

FPGA是英文Field Programmable Gate Array 的缩写,即现场可编程门阵列。FPGA利用它的现场可编程特性,将原来的电路板级产品集成为芯片级产品,缩小体积,缩短系统研制周期,方便系统升级,具有容量大、逻辑功能强,提高系统的稳定性的同时兼有高速、高可靠性。可以在数字系统设计中完全由用户通过软件进行配置和编程,从而完成某种特定的功能。要研究的是Altera 公司推出的一款FLEX10K 系列芯片,通过学习该芯片的工作原理和使用特性,设计一个基于FLEX10K 芯片的最小系统,通过对该最小系统的设计让大家能够更好的了解FPGA,并对其产生浓厚的兴趣,为更多想要了解学习FPGA 的人们做个很好的开头。

复位和晶振电路原理图设计

一个芯片,尤其是可编程芯片,通常在上电的瞬间需要一个短暂的时间进行内部参数的初始化,这个时候芯片无法立即进入工作状态。通常称上电初始化这些工作为复位,完成这个功能的电路称之为复位电路。本FPGA 芯片使用的是低电平复位,支持上电复位和手动复位,RESET 按下之后产生低电平。

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图4-2 复位电路原理图设计

晶振是为电路提供频率基准的元器件,通常分成有源晶振和无源晶振两个大类,无源晶振需要芯片内部有振荡器,并且晶振的信号电压根据起振电路而定,允许不同的电压,但无源晶振通常信号质量和精度较差,需要精确匹配外围电路(电感、电容、电阻等),如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器,可以提供高精度的频率基准,信号质量也较无源晶振要好。本FPGA 芯片采用50MHZ 的有源贴片晶振作为芯片工作的时钟输入(图4-3)。

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图4-3 晶振电路原理图设计

蜂鸣器电路原理图设计

电路很简单,需要说明的是开发板上使用的是高品质的蜂鸣器,需要脉冲控制其发声。电路图中的晶体管当作开关来使用,当I/O 提供的驱动能力不够的时候,晶体管能增强驱动能力。低电平有效(图4-4)。

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图4-4 蜂鸣器电路原理图设计

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