เนื้อหา ซ่อน
1 บอร์ด FPGA DIGILENT Anvyl
2 ข้อมูลสินค้า
3 คำแนะนำการใช้ผลิตภัณฑ์
4 เกินview
5 การกำหนดค่า FPGA
6 แหล่งจ่ายไฟ
7 จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน
8 เอกสาร / แหล่งข้อมูล
8.1 อ้างอิง
9 กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

DIGILENT-โลโก้

บอร์ด FPGA DIGILENT Anvyl

ภาพผลิตภัณฑ์ DIGILENT-PmodDHB1-Dual-H-Bridge

ข้อมูลสินค้า

บอร์ด FPGA AnvylTM เป็นบอร์ดลอจิกประสิทธิภาพสูงที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับ FPGA Spartan-6 LX45 บอร์ดนี้มีคุณสมบัติต่างๆ มากมาย เช่น สไลซ์ 6,822, RAM บล็อกเร็ว 2.1 เมกะบิต, ไทล์นาฬิกาพร้อม DCM และ PLL, สไลซ์ DSP และความเร็วสัญญาณนาฬิกา 500 เมกะเฮิรตซ์ขึ้นไป นอกจากนี้ บอร์ดยังมาพร้อมกับคอลเลกชั่นบอร์ดที่รองรับ IP และดีไซน์อ้างอิงอย่างครอบคลุม รวมถึงคอลเลกชั่นบอร์ดเสริมมากมายที่มีจำหน่ายบน Digilent webเว็บไซต์.

คุณสมบัติของบอร์ด FPGA AnvylTM ได้แก่ ตัวเลือกการกำหนดค่า FPGA ข้อกำหนดแหล่งจ่ายไฟ และความเข้ากันได้กับระบบ Adept เพื่อการเขียนโปรแกรมที่ง่ายดาย

การกำหนดค่า FPGA:
บอร์ด Anvyl มีจัมเปอร์โหมดออนบอร์ด (JP2) ที่ช่วยให้คุณเลือกระหว่าง JTAGโหมดการเขียนโปรแกรม USB และ ROM หากไม่ได้โหลด JP2 FPGA จะกำหนดค่าตัวเองจาก ROM โดยอัตโนมัติ หากโหลด JP2 FPGA จะยังคงทำงานหลังจากเปิดเครื่องจนกว่าจะกำหนดค่าจาก JTAG หรือพอร์ตการตั้งโปรแกรมแบบอนุกรม (หน่วยความจำ USB)

ทั้ง Digilent และ Xilinx นำเสนอซอฟต์แวร์สำหรับการเขียนโปรแกรม FPGA และ SPI ROM การเขียนโปรแกรม files ถูกเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำที่ใช้ SRAM ภายใน FPGA ข้อมูลนี้จะกำหนดฟังก์ชันลอจิกและการเชื่อมต่อวงจรของ FPGA และยังคงใช้ได้จนกว่าจะลบข้อมูลโดยการถอดแหล่งจ่ายไฟ ยืนยันอินพุต PROG_B หรือเขียนทับด้วยการกำหนดค่าใหม่ file.

นอกจากนี้ FPGA ยังสามารถตั้งโปรแกรมจากแท่งหน่วยความจำที่ฟอร์แมต FAT ที่ต่อกับพอร์ต USB-HID HOST (J14) ได้ หากแท่งหน่วยความจำมีการกำหนดค่า .bit เดียว file ในไดเร็กทอรีรูท JP2 จะถูกโหลด และปิดและเปิดบอร์ดใหม่ FPGA จะปฏิเสธบิตใดๆ โดยอัตโนมัติ fileที่ไม่ได้สร้างมาสำหรับ FPGA ที่เหมาะสม

แหล่งจ่ายไฟ:
บอร์ด Anvyl ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก 5V, 4A ขึ้นไป พร้อมปลั๊กโคแอกเชียลขั้วบวกตรงกลาง เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 2.1 มม. ชุด Anvyl มีแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมให้มาด้วยtagวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าจาก Analog Devices สร้างแหล่งจ่ายไฟ 3.3V, 1.8V และ 1.2V จากแหล่งจ่ายไฟหลัก 5V ไฟ LED แสดงสถานะแหล่งจ่ายไฟ (LD19) ระบุว่าแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดทำงานตามปกติ

รางไฟที่แตกต่างกันบนบอร์ดจ่ายไฟให้กับส่วนประกอบต่างๆ เช่น ขั้วต่อ USB-HID, ตัวควบคุมหน้าจอสัมผัส TFT, HDMI, ขั้วต่อขยาย, SRAM, Ethernet PHY I/O, ตัวควบคุม USB-HID, FPGA I/O, ออสซิลเลเตอร์, SPI Flash, ตัวแปลงสัญญาณเสียง, จอแสดงผล TFT, จอแสดงผล OLED, GPIO และ Pmod

ระบบผู้เชี่ยวชาญ:
Adept เป็นระบบซอฟต์แวร์ที่ให้อินเทอร์เฟซการกำหนดค่าที่เรียบง่ายสำหรับการเขียนโปรแกรมบอร์ด Anvyl หากต้องการเขียนโปรแกรมบอร์ด Anvyl โดยใช้ Adept คุณต้องตั้งค่าบอร์ดและเริ่มการทำงานของซอฟต์แวร์เสียก่อน

คำแนะนำการใช้ผลิตภัณฑ์

  1. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าบอร์ด Anvyl ปิดอยู่
  2. หากต้องการกำหนดค่า FPGA จาก ROM โปรดตรวจสอบว่าไม่ได้โหลดจัมเปอร์โหมดออนบอร์ด (JP2) หากต้องการกำหนดค่า FPGA จาก JTAG หรือ USB โหลด JP2.
  3. หากคุณต้องการตั้งโปรแกรม FPGA จากหน่วยความจำแบบแท่ง โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รับการฟอร์แมตเป็น FAT และมีการกำหนดค่าเป็นบิตเดี่ยว fileในไดเรกทอรีราก
  4. เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟภายนอกด้วยปลั๊กโคแอกเชียลบวกตรงกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 2.1 มม. เพื่อจ่ายไฟตามต้องการ 5V, 4A หรือมากกว่า
  5. เมื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟแล้ว ไฟ LED แสดงสถานะแหล่งจ่ายไฟ (LD19) ควรระบุว่าแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดทำงานตามปกติ
  6. หากใช้ระบบ Adept เพื่อการเขียนโปรแกรม ให้ตั้งค่าบอร์ด Anvyl และเริ่มต้นการใช้งานซอฟต์แวร์ตามเอกสารของ Adept
  7. ปฏิบัติตามคำแนะนำการเขียนโปรแกรมเฉพาะที่ให้มาโดย Digilent หรือ Xilinx เพื่อเขียนโปรแกรม FPGA โดยใช้ JTAGวิธี USB หรือ ROM
  8. ดูเอกสารและทรัพยากรเพิ่มเติมที่มีอยู่ใน Digilent webเว็บไซต์เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้คุณลักษณะของบอร์ดและความเข้ากันได้กับบอร์ดเสริม

เกินview

แพลตฟอร์มการพัฒนา FPGA ของ Anvyl เป็นแพลตฟอร์มการพัฒนาวงจรดิจิทัลที่พร้อมใช้งานและสมบูรณ์แบบโดยใช้ Xilinx Spartan-3 LX6 FPGA ระดับความเร็ว -45 FPGA ขนาดใหญ่พร้อมด้วยอีเทอร์เน็ต 100 mbps, วิดีโอ HDMI, หน่วยความจำ DDR128 2MB, จอสัมผัส LCD พร้อมไฟแบ็คไลท์ LED ขนาด 4.3 นิ้ว, จอแสดงผล OLED 128×32 พิกเซล, แผงเชื่อม 630 จุด, คอนโทรลเลอร์ USB HID หลายตัว และตัวแปลงสัญญาณเสียง I2S ทำให้ Anvyl เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับสถานีการเรียนรู้ FPGA ที่สามารถรองรับการออกแบบโปรเซสเซอร์แบบฝังตัวตาม MicroBlaze ของ Xilinx Anvyl เข้ากันได้กับเครื่องมือ CAD ของ Xilinx ทั้งหมด รวมถึง ChipScope, EDK และ ISE ฟรี WebPACK™ ช่วยให้สามารถออกแบบได้โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม ขนาดกระดานคือ 27.5 ซม. x 21 ซม.

Spartan-6 LX45 ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับตรรกะประสิทธิภาพสูงและมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

  • สไลซ์ 6,822 ชิ้น โดยแต่ละชิ้นมี LUT อินพุต XNUMX ชิ้นและฟลิปฟล็อป XNUMX ชิ้น
  • แรมบล็อกเร็ว 2.1 เมกะบิต
  • ไทล์นาฬิกาสี่ตัว (DCM แปดตัวและ PLL สี่ตัว)
  • 58 DSP สไลซ์
  • ความเร็วสัญญาณนาฬิกา 500MHz+

มีคอลเลกชั่นที่ครอบคลุมของบอร์ดที่รองรับ IP และการออกแบบอ้างอิง รวมถึงคอลเลกชั่นบอร์ดเสริมจำนวนมากบน Digilent webไซต์ ดูหน้า Anvyl ได้ที่ www.digilintinc.com สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

คุณสมบัติ ได้แก่:

  • Spartan6-LX45 FPGA：XC6SLX45-CSG484-3
  • แรม 128MB DDR2
  • XAMUMXMB SRAM
  • QSPI FLASH 16MB สำหรับการกำหนดค่าและการจัดเก็บข้อมูล
  • 10/100 อีเทอร์เน็ต PHY
  • เอาท์พุตวิดีโอ HDMI
  • พอร์ต VGA 12 บิต
  • หน้าจอ LCD สีสันสดใสพร้อมไฟแบ็คไลท์ LED ขนาด 4.3 นิ้ว
  • แผงจอแสดงผลกราฟิก OLED WiseChip/Univision UG-128HSWEG32 ขนาด 0.9 นิ้ว 23832×04 พิกเซล
  • จอแสดงผล LED เจ็ดส่วนสองหลักสามจอ
  • ตัวแปลงสัญญาณเสียง I2S พร้อมช่องสัญญาณเข้า ช่องสัญญาณออก ไมโครโฟน และหูฟัง
  • คริสตัลออสซิลเลเตอร์ 100MHz
  • พอร์ต USB2 บนบอร์ดสำหรับการเขียนโปรแกรมและอุปกรณ์ USB-HID (สำหรับเมาส์/คีย์บอร์ด)
  • ดิจิเลนท์ USB-JTAG วงจรที่มีฟังก์ชั่น USB-UART
  • แป้นตัวเลข 16 ปุ่มที่มีป้ายกำกับ (0-F)
  • GPIO: LED 14 ดวง (สีแดง 10 ดวง, สีเหลือง 2 ดวง, สีเขียว 2 ดวง), สวิตช์สไลด์ 8 ตัว, สวิตช์ DIP 8 ตัวใน 2 กลุ่ม และปุ่มกด 4 ปุ่ม
  • แผงทดลองพร้อมอินพุต/เอาต์พุตดิจิทัล 10 ตัว
  • 32 I/O ถูกส่งไปยังขั้วต่อขยาย 40 พิน (I/O ใช้ร่วมกับพอร์ต Pmod)
  • พอร์ต Pmod 12 พิน จำนวน 56 พอร์ต พร้อม I/O รวม XNUMX พอร์ต
  • มาพร้อมแหล่งจ่ายไฟ 20W และสาย USB

การกำหนดค่า FPGA

หลังจากเปิดใช้งานแล้ว FPGA บนบอร์ด Anvyl จะต้องได้รับการกำหนดค่า (หรือตั้งโปรแกรม) ก่อนจึงจะทำงานได้ FPGA สามารถกำหนดค่าได้สามวิธี: พีซีสามารถใช้ Digilent USB-JTAG วงจร (พอร์ต J12 มีป้ายกำกับว่า “PROG”) เพื่อตั้งโปรแกรม FPGA ทุกครั้งที่เปิดเครื่อง การกำหนดค่า file ที่จัดเก็บไว้ใน SPI Flash ROM บนบอร์ดสามารถโอนไปยัง FPGA โดยอัตโนมัติเมื่อเปิดเครื่องหรือการเขียนโปรแกรม file สามารถถ่ายโอนจากแฟลชไดรฟ์ USB ไปยังพอร์ต USB HID ที่มีป้ายว่า “Host” (J14) ได้
จัมเปอร์โหมดออนบอร์ด (JP2) เลือกระหว่าง JTAGโหมดการเขียนโปรแกรม USB และ ROM หากไม่ได้โหลด JP2 FPGA จะกำหนดค่าตัวเองจาก ROM โดยอัตโนมัติ หากโหลด JP2 FPGA จะยังคงทำงานหลังจากเปิดเครื่องจนกว่าจะกำหนดค่าจาก JTAG หรือพอร์ตการตั้งโปรแกรมแบบอนุกรม (หน่วยความจำ USB)
ทั้ง Digilent และ Xilinx แจกจ่ายซอฟต์แวร์ที่สามารถใช้เขียนโปรแกรม FPGA และ SPI ROM ได้อย่างอิสระ files จะถูกเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำที่ใช้ SRAM ภายใน FPGA ข้อมูลนี้จะกำหนดฟังก์ชันลอจิกและการเชื่อมต่อวงจรของ FPGA และจะยังคงใช้ได้จนกว่าจะถูกลบโดยการถอดแหล่งจ่ายไฟ ยืนยันอินพุต PROG_B หรือจนกว่าจะถูกเขียนทับด้วยการกำหนดค่าใหม่ file.
การกำหนดค่า FPGA files โอนผ่านเจTAG พอร์ตและจากแท่ง USB ใช้ .bit file ประเภทและการเขียนโปรแกรม SPI fileใช้ .mcs file ประเภท ISE ของ Xilinx Webซอฟต์แวร์ Pack และ EDK สามารถสร้าง .bit ได้ fileจาก VHDL, Verilog หรือแหล่งข้อมูลตามแผนผัง files (EDK ใช้สำหรับการออกแบบที่ใช้โปรเซสเซอร์ฝังตัว MicroBlaze™) เมื่อใช้ .bit file ได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว FPGA ของ Anvyl สามารถเขียนโปรแกรมได้ผ่าน USB-JTAG วงจร (พอร์ต J12) โดยใช้ซอฟต์แวร์ Adept ของ Digilent หรือซอฟต์แวร์ iMPACT ของ Xilinx เพื่อสร้างไฟล์ .mcs file จาก .bit file, ใช้ PROM File เครื่องมือสร้างไฟล์ในซอฟต์แวร์ iMPACT ของ Xilinx ไฟล์ .mcs file สามารถตั้งโปรแกรมกับ SPI Flash โดยใช้ iMPACT ได้

นอกจากนี้ FPGA ยังสามารถตั้งโปรแกรมจากแท่งหน่วยความจำที่ฟอร์แมต FAT ที่ต่อกับพอร์ต USB-HID HOST (J14) ได้ หากแท่งหน่วยความจำมีการกำหนดค่า .bit เดียว file ในไดเร็กทอรีรูท JP2 จะถูกโหลด และปิดและเปิดบอร์ดใหม่ FPGA จะปฏิเสธบิตใดๆ โดยอัตโนมัติ fileที่ไม่ได้สร้างมาสำหรับ FPGA ที่เหมาะสม

แหล่งจ่ายไฟ

บอร์ด Anvyl ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก 5V, 4A หรือมากกว่าพร้อมปลั๊กโคแอกเชียลขั้วบวกตรงกลาง เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 2.1 มม. (มีแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมให้เป็นส่วนหนึ่งของชุด Anvyl)tagวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าจาก Analog Devices สร้างแหล่งจ่ายไฟ 3.3V, 1.8V และ 1.2V ที่จำเป็นจากแหล่งจ่ายไฟหลัก 5V LED แสดงแหล่งจ่ายไฟ (LD19) ที่ควบคุมโดย OR แบบมีสายของเอาต์พุตแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดบนแหล่งจ่ายไฟ ระบุว่าแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดทำงานตามปกติ อุปกรณ์ต่อไปนี้ปรากฏอยู่บนรางแต่ละราง:

  • 5V : ขั้วต่อ USB-HID, ตัวควบคุมหน้าจอสัมผัส TFT, HDMI และขั้วต่อขยาย
  • 3.3V: SRAM, Ethernet PHY I/O, ตัวควบคุม USB-HID, FPGA I/O, ออสซิลเลเตอร์, SPI Flash, ตัวแปลงสัญญาณเสียง, จอแสดงผล TFT, จอแสดงผล OLED, GPIO, Pmod และขั้วต่อขยาย
  • 1.8V : DDR2, USB-JTAG/ตัวควบคุม USB-UART, FPGA I/O และ GPIO
  • 1.2V : แกน FPGA และแกน PHY อีเทอร์เน็ต

ระบบผู้เชี่ยวชาญ
Adept มีอินเทอร์เฟซการกำหนดค่าที่เรียบง่าย หากต้องการตั้งโปรแกรมบอร์ด Anvyl โดยใช้ Adept ก่อนอื่นให้ตั้งค่าบอร์ดและเริ่มการทำงานของซอฟต์แวร์:

  • เสียบปลั๊กและต่อแหล่งจ่ายไฟ
  • เสียบสาย USB เข้ากับพีซีและพอร์ต USB PROG บนบอร์ด
  • เริ่มต้นซอฟต์แวร์ Adept
  • เปิดสวิตช์ไฟของ Anvyl
  • รอให้ FPGA ได้รับการยอมรับ

ใช้ฟังก์ชั่นเรียกดูเพื่อเชื่อมโยง .bit ที่ต้องการ file ด้วย FPGA และคลิกที่ปุ่ม Program การกำหนดค่า file จะถูกส่งไปยัง FPGA และกล่องโต้ตอบจะระบุว่าการเขียนโปรแกรมสำเร็จหรือไม่ ไฟ LED แสดงสถานะ "เสร็จสิ้น" ของการกำหนดค่าจะสว่างขึ้นหลังจากกำหนดค่า FPGA สำเร็จแล้ว ก่อนที่จะเริ่มลำดับการเขียนโปรแกรม Adept จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าการกำหนดค่าที่เลือกทั้งหมด files ประกอบด้วยรหัส ID FPGA ที่ถูกต้อง – ซึ่งจะป้องกันไม่ให้บิตไม่ถูกต้อง files จากการถูกส่งไปยัง FPGA นอกจากแถบนำทางและปุ่มเรียกดูและตั้งโปรแกรมแล้ว อินเทอร์เฟซการกำหนดค่ายังมีปุ่ม Initialize Chain หน้าต่างคอนโซล และแถบสถานะอีกด้วย ปุ่ม Initialize Chain มีประโยชน์ในกรณีที่การสื่อสารผ่าน USB กับบอร์ดถูกขัดจังหวะ หน้าต่างคอนโซลจะแสดงสถานะปัจจุบัน และแถบสถานะจะแสดงความคืบหน้าแบบเรียลไทม์เมื่อดาวน์โหลดการกำหนดค่า file.

หน่วยความจำ DDR2
ชิปหน่วยความจำ DDR1 2Gbit ตัวเดียวถูกขับเคลื่อนจากบล็อกตัวควบคุมหน่วยความจำใน Spartan-6 FGPA อุปกรณ์ DDR2 MT47H64M16HR-25E หรือเทียบเท่า มีบัส 16 บิตและตำแหน่ง 64M บอร์ด Anvyl ได้รับการทดสอบสำหรับการทำงานของ DDR2 ที่อัตราข้อมูลสูงถึง 800MHz อินเทอร์เฟซ DDR2 ปฏิบัติตามแนวทางการกำหนดพินและการกำหนดเส้นทางที่ระบุไว้ในคู่มือผู้ใช้ Xilinx Memory Interface Generator (MIG) อินเทอร์เฟซรองรับการส่งสัญญาณ SSTL18 และที่อยู่ ข้อมูล สัญญาณนาฬิกา และสัญญาณควบคุมทั้งหมดได้รับการจับคู่ความล่าช้าและควบคุมด้วยอิมพีแดนซ์ มีคู่สัญญาณนาฬิกา DDR2 ที่จับคู่กันได้ดีสองคู่เพื่อให้ DDR สามารถขับเคลื่อนด้วยสัญญาณนาฬิกาเอียงต่ำจาก FPGA

หน่วยความจำแฟลช
บอร์ด Anvyl ใช้หน่วยความจำแฟลชแบบอนุกรม Numonyx N128Q25 ขนาด 128Mbit (จัดเป็น 16Mbit x 8) เพื่อจัดเก็บข้อมูลการกำหนดค่า FPGA ที่ไม่ลบเลือน files. SPI Flash สามารถเขียนโปรแกรมด้วย .mcs ได้ file โดยใช้ซอฟต์แวร์ iMPACT การกำหนดค่า FPGA file ต้องการความเร็วน้อยกว่า 12 เมกะบิต ทำให้เหลือ 116 เมกะบิตสำหรับข้อมูลผู้ใช้ ข้อมูลสามารถถ่ายโอนระหว่างพีซีกับอุปกรณ์แฟลชโดยใช้แอปพลิเคชันของผู้ใช้หรือโดยใช้สิ่งอำนวยความสะดวกที่สร้างไว้ใน iMPACT PROM file ซอฟต์แวร์รุ่น ผู้ใช้ออกแบบโปรแกรมลงใน FPGA และสามารถถ่ายโอนข้อมูลไปและมาจากแฟลชได้
โปรแกรมทดสอบ/สาธิตบอร์ดจะถูกโหลดลงใน SPI Flash ในระหว่างการผลิต

อีเธอร์เน็ต PHY
บอร์ด Anvyl ประกอบด้วย PHY SMSC 10/100 mbps (LAN8720A-CP-TR) ที่จับคู่กับขั้วต่อ RJ-11 Halo HFJ2450-45E PHY เชื่อมต่อกับ FPGA โดยใช้การกำหนดค่า RMII กำหนดค่าให้บูตเข้าสู่โหมด "All Capable, with Auto Negotiation Enabled" เมื่อเปิดเครื่อง สามารถดูแผ่นข้อมูลสำหรับ PHY SMSC ได้จาก SMSC webเว็บไซต์.

เอาท์พุต HDMI
บอร์ด Anvyl มีพอร์ตเอาต์พุต HDMI ที่ไม่มีบัฟเฟอร์หนึ่งพอร์ต พอร์ตที่ไม่มีบัฟเฟอร์ใช้ขั้วต่อ HDMI ประเภท A เนื่องจากระบบ HDMI และ DVI ใช้มาตรฐานการส่งสัญญาณ TMDS เดียวกัน จึงสามารถใช้ตัวแปลงธรรมดา (หาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่) เพื่อขับขั้วต่อ DVI จากพอร์ตเอาต์พุต HDMI ขั้วต่อ HDMI ไม่มีสัญญาณ VGA ดังนั้นจึงไม่สามารถขับจอแสดงผลแบบแอนะล็อกได้
ขั้วต่อ HDMI 19 พินประกอบด้วยช่องข้อมูลเชิงอนุพันธ์ 2 ช่อง การเชื่อมต่อ GND 5 ช่อง บัส Consumer Electronics Control (CEC) สายเดียว บัส Display Data Channel (DDC) สายสองสายซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือบัส I50C สัญญาณ Hot Plug Detect (HPD) สัญญาณ 2V ที่สามารถส่งได้สูงสุด XNUMXmA และพินสำรอง (RES) XNUMX พิน จากจำนวนนี้ ช่องข้อมูลเชิงอนุพันธ์ บัส IXNUMXC และ CEC เชื่อมต่อกับ FPGA

วีจีเอ
Anvyl นำเสนออินเทอร์เฟซ VGA 12 บิต ซึ่งช่วยให้สามารถแสดงสีได้สูงสุดถึง 4096 สีบนจอภาพ VGA มาตรฐาน สัญญาณ VGA มาตรฐาน 4,096 สัญญาณ ได้แก่ สีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน การซิงค์แนวนอน (HS) และ การซิงค์แนวตั้ง (VS) จะถูกส่งตรงจาก FPGA ไปยังขั้วต่อ VGA สัญญาณสี VGA มาตรฐานแต่ละสัญญาณจะถูกส่งจาก FPGA สี่สัญญาณ ส่งผลให้ระบบวิดีโอสามารถสร้างสีได้ 75 สี สัญญาณแต่ละสัญญาณมีตัวต้านทานแบบอนุกรม ซึ่งเมื่อรวมกันในวงจรแล้วจะกลายเป็นตัวแบ่งที่มีความต้านทานการยุติสัญญาณ XNUMX โอห์มของจอภาพ VGA วงจรง่ายๆ เหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณวิดีโอไม่สามารถเกินค่าโวลท์สูงสุดที่ VGA กำหนดtage และส่งผลให้สัญญาณสีเปิดเต็มที่ (.7V) ปิดเต็มที่ (0V) หรืออยู่ระหว่างนั้น

DIGILENT-PmodDHB1-Dual-H-สะพาน-03รูปที่ 2 อินเทอร์เฟซ VGA

 

รูปที่ 3 ขั้วต่อ HD DB-15 รูปแบบรู PCB การกำหนดพิน และการแมปสัญญาณสี

การใช้งานจอแสดงผล VGA ที่ใช้ CRT ampลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ (หรือรังสีแคโทด) ที่ปรับค่าความสว่างเพื่อแสดงข้อมูลบนหน้าจอเคลือบฟอสเฟอร์ จอแสดงผล LCD ใช้สวิตช์หลายตัวที่สามารถกำหนดปริมาณแสงได้tage ผ่านคริสตัลเหลวจำนวนเล็กน้อย ส่งผลให้ค่าการอนุญาตแสงผ่านคริสตัลเปลี่ยนแปลงไปทีละพิกเซล แม้ว่าคำอธิบายต่อไปนี้จะจำกัดเฉพาะจอแสดงผล CRT แต่จอแสดงผล LCD ก็ได้พัฒนามาเพื่อใช้การกำหนดเวลาสัญญาณแบบเดียวกับจอแสดงผล CRT (ดังนั้นการหารือเกี่ยวกับ "สัญญาณ" ด้านล่างจึงเกี่ยวข้องกับทั้ง CRT และ LCD) จอแสดงผล CRT สีใช้ลำแสงอิเล็กตรอนสามลำ (ลำหนึ่งสำหรับสีแดง ลำหนึ่งสำหรับสีน้ำเงิน และลำหนึ่งสำหรับสีเขียว) เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับฟอสเฟอร์ที่เคลือบด้านในของปลายจอแสดงผลของหลอดรังสีแคโทด (ดูรูปที่ 1) ลำแสงอิเล็กตรอนแผ่ออกมาจาก "ปืนอิเล็กตรอน" ซึ่งเป็นแคโทดปลายแหลมที่ได้รับความร้อนซึ่งวางอยู่ใกล้กับแผ่นวงแหวนที่มีประจุบวกที่เรียกว่า "กริด" แรงไฟฟ้าสถิตที่กริดสร้างขึ้นจะดึงรังสีของอิเล็กตรอนที่ได้รับพลังงานออกจากแคโทด และรังสีเหล่านั้นจะถูกป้อนโดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าไปในแคโทด ในตอนแรก รังสีอนุภาคเหล่านี้จะถูกเร่งความเร็วเข้าหากริด แต่ในไม่ช้าก็จะตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงไฟฟ้าสถิตย์ที่ใหญ่กว่ามาก ซึ่งเป็นผลมาจากพื้นผิวจอแสดงผลที่เคลือบฟอสเฟอร์ทั้งหมดของ CRT ที่ถูกชาร์จเป็น 20kV (หรือมากกว่านั้น) รังสีจะถูกโฟกัสไปที่ลำแสงขนาดเล็กเมื่อผ่านศูนย์กลางของกริด จากนั้นจึงเร่งความเร็วเพื่อกระทบกับพื้นผิวจอแสดงผลที่เคลือบฟอสเฟอร์ พื้นผิวฟอสเฟอร์จะเรืองแสงอย่างสว่างไสวที่จุดกระทบ และจะเรืองแสงต่อไปอีกหลายร้อยไมโครวินาทีหลังจากลำแสงถูกดึงออก ยิ่งกระแสที่ป้อนเข้าไปในแคโทดมากเท่าใด ฟอสเฟอร์ก็จะเรืองแสงมากขึ้นเท่านั้น

ระหว่างกริดและพื้นผิวจอภาพ ลำแสงอิเล็กตรอนจะผ่านคอของ CRT ซึ่งขดลวดสองขดจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามุมฉาก เนื่องจากรังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ
(อิเล็กตรอน) พวกมันสามารถถูกเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็กเหล่านี้ รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่โต้ตอบกับรังสีแคโทดและทำให้รังสีดังกล่าวเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวจอภาพในรูปแบบ "แรสเตอร์" ในแนวนอนจากซ้ายไปขวาและในแนวตั้งจากบนลงล่าง เมื่อรังสีแคโทดเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวจอภาพ กระแสไฟฟ้าที่ส่งไปยังปืนอิเล็กตรอนอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงเพื่อเปลี่ยนความสว่างของจอภาพที่จุดกระทบของรังสีแคโทด

ระบบการกำหนดเวลา VGA
การกำหนดเวลาสัญญาณ VGA ได้รับการระบุ เผยแพร่ มีลิขสิทธิ์ และจำหน่ายโดยองค์กร VESA (www.vesa.org) ข้อมูลการกำหนดเวลาระบบ VGA ต่อไปนี้ให้ไว้เป็นข้อมูลอ้างอิงampจอภาพ VGA ที่สามารถทำงานด้วยความละเอียด 640×480 พิกเซล สำหรับข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นหรือข้อมูลเกี่ยวกับความถี่ VGA อื่นๆ โปรดดูเอกสารประกอบที่ VESA webเว็บไซต์.
ข้อมูลจะแสดงเฉพาะเมื่อลำแสงเคลื่อนที่ "ไปข้างหน้า" (ซ้ายไปขวาและบนลงล่าง) เท่านั้น และจะไม่แสดงในช่วงเวลาที่ลำแสงถูกรีเซ็ตกลับไปที่ขอบซ้ายหรือบนของจอภาพ ดังนั้น เวลาการแสดงผลที่เป็นไปได้ส่วนใหญ่จึงสูญหายไปในช่วง "การดับ" เมื่อลำแสงถูกรีเซ็ตและปรับให้คงที่เพื่อเริ่มการแสดงภาพในแนวนอนหรือแนวตั้งใหม่ ขนาดของลำแสง ความถี่ที่สามารถติดตามลำแสงได้บนจอภาพ และความถี่ที่สามารถปรับเปลี่ยนลำแสงอิเล็กตรอนได้ จะกำหนดความละเอียดของจอภาพ จอแสดงผล VGA สมัยใหม่สามารถรองรับความละเอียดที่แตกต่างกันได้ และวงจรควบคุม VGA จะกำหนดความละเอียดโดยสร้างสัญญาณเวลาเพื่อควบคุมรูปแบบแรสเตอร์ ตัวควบคุมจะต้องสร้างพัลส์ซิงโครไนซ์ที่ 3.3V (หรือ 5V) เพื่อตั้งค่าความถี่ที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านคอยล์เบี่ยงเบน และจะต้องแน่ใจว่าข้อมูลวิดีโอถูกนำไปใช้กับปืนอิเล็กตรอนในเวลาที่ถูกต้อง การแสดงผลวิดีโอแบบแรสเตอร์จะกำหนดจำนวน "แถว" ที่สอดคล้องกับจำนวนครั้งที่แคโทดผ่านแนวนอนในพื้นที่แสดงผล และจำนวน "คอลัมน์" ที่สอดคล้องกับพื้นที่บนแต่ละแถวที่กำหนดให้กับ "องค์ประกอบภาพ" หรือพิกเซลหนึ่งๆ การแสดงผลทั่วไปจะใช้แถวตั้งแต่ 240 ถึง 1200 แถวและคอลัมน์ตั้งแต่ 320 ถึง 1600 คอลัมน์ ขนาดโดยรวมของการแสดงผลและจำนวนแถวและคอลัมน์จะกำหนดขนาดของแต่ละพิกเซล

โดยทั่วไปข้อมูลวิดีโอจะมาจากหน่วยความจำรีเฟรชวิดีโอ โดยมีไบต์หนึ่งไบต์หรือมากกว่านั้นที่กำหนดให้กับตำแหน่งพิกเซลแต่ละตำแหน่ง (Anvyl ใช้สี่บิตต่อพิกเซล) ตัวควบคุมจะต้องจัดทำดัชนีในหน่วยความจำวิดีโอเมื่อลำแสงเคลื่อนที่ข้ามจอแสดงผล และดึงข้อมูลวิดีโอและนำไปใช้กับจอแสดงผลในเวลาที่ลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ข้ามพิกเซลที่กำหนดอย่างแม่นยำ

วงจรควบคุม VGA จะต้องสร้างสัญญาณกำหนดเวลา HS และ VS และประสานงานการส่งข้อมูลวิดีโอตามสัญญาณนาฬิกาพิกเซล สัญญาณนาฬิกาพิกเซลกำหนดเวลาที่มีให้สำหรับการแสดงข้อมูลหนึ่งพิกเซล สัญญาณ VS กำหนดความถี่ "การรีเฟรช" ของจอภาพ หรือความถี่ที่ข้อมูลทั้งหมดบนจอภาพจะถูกวาดใหม่ ความถี่การรีเฟรชขั้นต่ำเป็นฟังก์ชันของฟอสเฟอร์และความเข้มของลำแสงอิเล็กตรอนของจอภาพ โดยความถี่การรีเฟรชในทางปฏิบัติจะอยู่ในช่วง 50Hz ถึง 120Hz จำนวนบรรทัดที่จะแสดงที่ความถี่การรีเฟรชที่กำหนดจะกำหนดความถี่ "การย้อนกลับ" ในแนวนอน สำหรับจอภาพขนาด 640 พิกเซล x 480 แถวที่ใช้สัญญาณนาฬิกาพิกเซล 25MHz และการรีเฟรช 60 +/-1Hz สามารถหาเวลาสัญญาณที่แสดงในตารางด้านล่างได้ เวลาสำหรับความกว้างของพัลส์ซิงค์และช่วงเวลาระเบียงด้านหน้าและด้านหลัง (ช่วงเวลาระเบียงคือเวลาพัลส์ก่อนและหลังซิงค์ซึ่งไม่สามารถแสดงข้อมูลได้) ขึ้นอยู่กับการสังเกตที่ได้จากจอภาพ VGA จริง
วงจรควบคุม VGA ถอดรหัสเอาต์พุตของตัวนับการซิงค์แนวนอนที่ควบคุมโดยนาฬิกาพิกเซลเพื่อสร้างเวลาสัญญาณ HS ตัวนับนี้ใช้ระบุตำแหน่งพิกเซลใดๆ ในแถวที่กำหนดได้

ในทำนองเดียวกัน เอาต์พุตของเคาน์เตอร์ซิงค์แนวตั้งที่เพิ่มขึ้นตามพัลส์ HS แต่ละตัวสามารถใช้สร้างเวลาสัญญาณ VS ได้ และเคาน์เตอร์นี้สามารถใช้ค้นหาแถวที่กำหนดได้ เคาน์เตอร์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่องทั้งสองนี้สามารถใช้สร้างที่อยู่เป็น RAM วิดีโอได้ ไม่มีการระบุความสัมพันธ์ของเวลาระหว่างจุดเริ่มต้นของพัลส์ HS และจุดเริ่มต้นของพัลส์ VS ดังนั้นนักออกแบบจึงสามารถจัดเรียงเคาน์เตอร์เพื่อสร้างที่อยู่ RAM วิดีโอได้อย่างง่ายดาย หรือเพื่อลดลอจิกการถอดรหัสสำหรับการสร้างพัลส์ซิงค์ให้เหลือน้อยที่สุด

เสียง (I2S)
บอร์ด Anvyl ประกอบไปด้วยตัวแปลงสัญญาณเสียง Analog Devices SSM2603CPZ (IC5) พร้อมแจ็คเสียง 1/8 นิ้ว สี่ตัวสำหรับไลน์เอาต์ (J7), เอาท์พุตหูฟัง (J6), ไลน์อิน (J9) และไมโครโฟนอิน (J8)
ข้อมูลเสียงampรองรับการเล่นที่ความถี่สูงสุดถึง 24 บิต และ 96KHz และอินพุตเสียง (บันทึก) และเอาต์พุตเสียง (เล่น)ampสามารถตั้งค่าอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลได้อย่างอิสระ แจ็คไมโครโฟนเป็นแบบโมโน และแจ็คอื่นๆ ทั้งหมดเป็นแบบสเตอริโอ แจ็คหูฟังถูกควบคุมโดยตัวแปลงสัญญาณเสียงภายใน ampตัวขยายเสียง แผ่นข้อมูลสำหรับตัวแปลงสัญญาณเสียง SSM2603CPZ มีจำหน่ายจาก Analog Devices webเว็บไซต์.

จอแสดงผล TFT แบบสัมผัส
Anvyl ใช้หน้าจอ LCD สีสันสดใสพร้อมไฟแบ็คไลท์ LED ขนาด 4.3 นิ้ว หน้าจอมีความละเอียดดั้งเดิม 480×272 พร้อมความลึกของสี 24 บิตต่อพิกเซล หน้าจอสัมผัสแบบต้านทานสี่สายพร้อมเคลือบสารป้องกันแสงสะท้อนครอบคลุมพื้นที่แสดงผลที่ใช้งานทั้งหมด สามารถใช้หน้าจอ LCD และหน้าจอสัมผัสแยกกัน การอ่านค่าจากการสัมผัสจะมีสัญญาณรบกวนมากขึ้นเมื่อเปิดหน้าจอ LCD แต่คุณสามารถกรองสัญญาณรบกวนและยังคงได้รับข้อมูลที่รวดเร็วampอัตราเล หากคุณต้องการความแม่นยำสูงสุดและampอัตราดังกล่าวควรปิดจอ LCD ในระหว่างที่หน้าจอสัมผัสampหลิง.
ในการแสดงภาพ LCD จะต้องทำงานอย่างต่อเนื่องด้วยข้อมูลที่กำหนดเวลาอย่างเหมาะสม ข้อมูลนี้ประกอบด้วยเส้นและช่วงว่างที่ประกอบเป็นเฟรมวิดีโอ แต่ละเฟรมประกอบด้วยเส้นที่ทำงานอยู่ 272 เส้นและเส้นว่างแนวตั้งหลายเส้น แต่ละเส้นประกอบด้วยช่วงพิกเซลที่ทำงานอยู่ 480 ช่วงและช่วงว่างแนวนอนหลายช่วง
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้จอแสดงผล TFT โปรดดูคู่มืออ้างอิง Vmod-TFT Anvyl และ Vmod-TFT ใช้ฮาร์ดแวร์จอแสดงผลเดียวกันและต้องการสัญญาณควบคุมเดียวกัน สามารถดูการออกแบบอ้างอิงที่ใช้จอแสดงผล TFT แบบสัมผัสของ Anvyl ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์ Anvyl

โอแอลอีดี
Anvyl ใช้จอแสดงผล OLED Inteltronic/Wisechip UG-2832HSWEG04 บน Anvyl จอแสดงผลนี้ให้ภาพขาวดำแบบเมทริกซ์พาสซีฟขนาด 128×32 พิกเซล ขนาดจอแสดงผลคือ 30 มม. x 11.5 มม. x 1.45 มม. อินเทอร์เฟซ SPI ใช้เพื่อกำหนดค่าจอแสดงผล รวมถึงส่งข้อมูลบิตแมปไปยังอุปกรณ์ Anvyl OLED จะแสดงภาพสุดท้ายที่วาดบนหน้าจอจนกว่าจะปิดเครื่องหรือมีการวาดภาพใหม่บนจอแสดงผล การรีเฟรชและการอัปเดตจะดำเนินการภายใน
Anvyl มีวงจร OLED แบบเดียวกับ PmodOLED ยกเว้น CS# ที่ถูกดึงลงต่ำ ทำให้เปิดใช้งานจอแสดงผลตามค่าเริ่มต้น สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการควบคุม Anvyl OLED โปรดดูคู่มืออ้างอิง PmodOLED สามารถดูการออกแบบอ้างอิงที่ใช้จอแสดงผล Anvyl OLED ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์ Anvyl

สะพาน USB-UART (พอร์ตซีเรียล)
Anvyl มีบริดจ์ USB-UART FTDI FT2232HQ เพื่อให้แอปพลิเคชันพีซีสามารถสื่อสารกับบอร์ดโดยใช้คำสั่งพอร์ต COM มาตรฐานของ Windows ไดรเวอร์พอร์ต USB-COM ฟรีที่หาได้จาก www.ftdichip.com ภายใต้หัวข้อ “พอร์ตเสมือน” หรือ VCP จะแปลงแพ็กเก็ต USB เป็นข้อมูลพอร์ต UART/ซีเรียล ข้อมูลพอร์ตซีเรียลจะถูกแลกเปลี่ยนกับ FPGA โดยใช้พอร์ตซีเรียลสองสาย (TXD/RXD) และการควบคุมการไหลของซอฟต์แวร์ (XON/XOFF) หลังจากติดตั้งไดรเวอร์แล้ว คำสั่ง I/O จากพีซีที่ส่งไปยังพอร์ต COM จะสร้างการรับส่งข้อมูลแบบซีเรียลบนพิน FPGA T19 และ T20

FT2232HQ ที่ต่อกับพอร์ต J12 ยังใช้เป็นตัวควบคุมสำหรับ Digilent USB-J อีกด้วยTAG วงจร แต่ฟังก์ชันทั้งสองนี้ทำงานแยกกันโดยสิ้นเชิง โปรแกรมเมอร์ที่สนใจใช้ฟังก์ชัน UART ของ FT2232 ในการออกแบบไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับ JTAG วงจรรบกวนข้อมูลและในทางกลับกัน

โฮสต์ USB HID
ไมโครคอนโทรลเลอร์ Microchip PIC24FJ128GB106 สองตัวช่วยให้ Anvyl มีความสามารถโฮสต์ USB HID เฟิร์มแวร์ในไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถขับเคลื่อนเมาส์หรือคีย์บอร์ดที่ต่อกับขั้วต่อ USB ประเภท A ที่ J13 และ

ติดป้าย J14
“HID” และ “HOST” ไม่รองรับฮับ ดังนั้นจึงใช้เมาส์หรือคีย์บอร์ดได้เพียงตัวเดียวในแต่ละพอร์ตเท่านั้น

รูปที่ 9 อินเทอร์เฟซ USB HID

PIC24 “HOST” ขับสัญญาณสี่สัญญาณเข้าสู่ FPGA – สองสัญญาณถูกกำหนดให้เป็นพอร์ตคีย์บอร์ด/เมาส์ตามโปรโตคอล PS/2 และอีกสองสัญญาณเชื่อมต่อกับพอร์ตการเขียนโปรแกรมแบบอนุกรมสองสายของ FPGA ดังนั้นจึงสามารถเขียนโปรแกรม FPGA จาก file เก็บไว้ในแฟลชไดรฟ์ USB หากต้องการตั้งโปรแกรม FPGA ให้ต่อแฟลชไดรฟ์ที่ฟอร์แมตเป็น FAT ที่มีหน่วยความจำสำหรับการเขียนโปรแกรม .bit เดียว file ในไดเร็กทอรีรูท โหลด JP2 และเปิดปิดบอร์ดใหม่ ซึ่งจะทำให้โปรเซสเซอร์ PIC ทำการโปรแกรม FPGA และบิตที่ไม่ถูกต้อง files จะถูกปฏิเสธโดยอัตโนมัติ โปรดทราบว่า PIC24 อ่านพินโหมด init และ done ของ FPGA และสามารถขับเคลื่อนพิน PROG เป็นส่วนหนึ่งของลำดับการเขียนโปรแกรมได้

ตัวควบคุม HID
ในการเข้าถึงตัวควบคุมโฮสต์ USB การออกแบบ EDK สามารถใช้คอร์ PS/2 มาตรฐานได้ (การออกแบบที่ไม่ใช่ EDK สามารถใช้สเตตแมชชีนแบบง่ายได้)

เมาส์และคีย์บอร์ดที่ใช้โปรโตคอล PS/2 ใช้บัสอนุกรมสองสาย (นาฬิกาและข้อมูล) เพื่อสื่อสารกับอุปกรณ์โฮสต์ ทั้งสองใช้คำ 1 บิตที่ประกอบด้วยบิตพาริตี้เริ่มต้น หยุด และคี่ แต่แพ็กเก็ตข้อมูลได้รับการจัดระเบียบแตกต่างกัน และอินเทอร์เฟซแป้นพิมพ์อนุญาตให้ถ่ายโอนข้อมูลแบบสองทิศทาง (ดังนั้นอุปกรณ์โฮสต์จึงสามารถเปิดไฟ LED แสดงสถานะบนแป้นพิมพ์ได้) เวลาของบัสแสดงอยู่ในรูปภาพ สัญญาณนาฬิกาและข้อมูลจะถูกขับเคลื่อนเฉพาะเมื่อมีการถ่ายโอนข้อมูลเท่านั้น และในกรณีอื่น สัญญาณจะถูกตรึงไว้ในสถานะว่างที่ลอจิก '11' เวลาจะกำหนดข้อกำหนดสัญญาณสำหรับการสื่อสารระหว่างเมาส์กับโฮสต์และการสื่อสารแป้นพิมพ์แบบสองทิศทาง วงจรอินเทอร์เฟซ PS/1 สามารถนำไปใช้ใน FPGA เพื่อสร้างอินเทอร์เฟซแป้นพิมพ์หรือเมาส์

แป้นพิมพ์
แป้นพิมพ์ใช้ไดร์เวอร์ตัวรวบรวมแบบเปิดเพื่อให้แป้นพิมพ์หรืออุปกรณ์โฮสต์ที่เชื่อมต่อสามารถขับเคลื่อนบัสสองสายได้ (หากอุปกรณ์โฮสต์ไม่ส่งข้อมูลไปยังแป้นพิมพ์ โฮสต์ก็จะสามารถใช้พอร์ตอินพุตเท่านั้นได้)
แป้นพิมพ์แบบ PS/2 ใช้รหัสสแกนเพื่อสื่อสารข้อมูลการกดแป้น แต่ละแป้นจะได้รับรหัสที่ส่งไปทุกครั้งที่มีการกดแป้น หากกดแป้นค้างไว้ รหัสสแกนจะถูกส่งซ้ำประมาณหนึ่งครั้งทุก 100 มิลลิวินาที เมื่อปล่อยแป้น รหัส F0 (ไบนารี "11110000") จะถูกส่งตามด้วยรหัสสแกนของแป้นที่ปล่อย หากสามารถเลื่อนแป้นเพื่อสร้างอักขระใหม่ (เช่น ตัวพิมพ์ใหญ่) อักขระเลื่อนจะถูกส่งไปพร้อมกับรหัสสแกน และโฮสต์จะต้องกำหนดว่าจะใช้อักขระ ASCII ตัวใด แป้นบางแป้นที่เรียกว่าแป้นขยายจะส่งรหัส E0 (ไบนารี "11100000") ก่อนรหัสสแกน (และอาจส่งรหัสสแกนได้มากกว่าหนึ่งรหัส) เมื่อปล่อยแป้นขยาย รหัส E0 F0 จะถูกส่งไปตามด้วยรหัสสแกน รหัสสแกนสำหรับแป้นส่วนใหญ่จะแสดงไว้ในรูปภาพ อุปกรณ์โฮสต์ยังสามารถส่งข้อมูลไปยังแป้นพิมพ์ได้อีกด้วย ด้านล่างนี้เป็นรายการคำสั่งทั่วไปบางส่วนที่โฮสต์อาจส่ง

  • เอ็ด: ตั้งค่าไฟ LED สำหรับ Num Lock, Caps Lock และ Scroll Lock แป้นพิมพ์จะคืนค่า FA หลังจากได้รับ ED จากนั้นโฮสต์จะส่งไบต์เพื่อตั้งค่าสถานะไฟ LED บิต 0 ตั้งค่า Scroll Lock บิต 1 ตั้งค่า Num Lock และบิต 2 ตั้งค่า Caps Lock บิต 3 ถึง 7 จะถูกละเว้น
  • อีอี: เสียงสะท้อน (ทดสอบ) แป้นพิมพ์ส่งคืน EE หลังจากได้รับ EE
  • F3: ตั้งค่าอัตราการทำซ้ำของรหัสสแกน แป้นพิมพ์ส่งคืน F3 เมื่อได้รับ FA จากนั้นโฮสต์จะส่งไบต์ที่สองเพื่อตั้งค่าอัตราการทำซ้ำ
  • เอฟอี: ส่งอีกครั้ง FE สั่งให้แป้นพิมพ์ส่งรหัสสแกนล่าสุดอีกครั้ง
  • เอฟเอฟ: รีเซ็ต รีเซ็ตแป้นพิมพ์

แป้นพิมพ์สามารถส่งข้อมูลไปยังโฮสต์ได้เฉพาะเมื่อทั้งเส้นข้อมูลและสัญญาณนาฬิกาอยู่ในระดับสูง (หรือไม่ได้ใช้งาน) เนื่องจากโฮสต์เป็นบัสมาสเตอร์ แป้นพิมพ์จึงต้องตรวจสอบว่าโฮสต์กำลังส่งข้อมูลอยู่หรือไม่ก่อนที่จะขับเคลื่อนบัส เพื่ออำนวยความสะดวกในเรื่องนี้ เส้นสัญญาณนาฬิกาจะถูกใช้เป็นสัญญาณ "เคลียร์เพื่อส่ง" หากโฮสต์ดึงเส้นสัญญาณนาฬิกาให้ต่ำ แป้นพิมพ์จะต้องไม่ส่งข้อมูลใดๆ จนกว่าสัญญาณนาฬิกาจะปล่อย แป้นพิมพ์จะส่งข้อมูลไปยังโฮสต์ในรูปแบบคำ 11 บิตซึ่งประกอบด้วยบิตเริ่มต้นเป็น "0" ตามด้วยรหัสสแกน 8 บิต (LSB ก่อน) ตามด้วยบิตพาริตี้คี่และสิ้นสุดด้วยบิตหยุดเป็น "1" แป้นพิมพ์จะสร้างการเปลี่ยนสัญญาณนาฬิกา 11 ครั้ง (ที่ 20 ถึง 30KHz) เมื่อส่งข้อมูล และข้อมูลจะถูกต้องที่ขอบสัญญาณนาฬิกาที่ลดลง

ผู้ผลิตแป้นพิมพ์ไม่ทั้งหมดจะปฏิบัติตามข้อกำหนด PS/2 อย่างเคร่งครัด แป้นพิมพ์บางตัวอาจไม่ส่งสัญญาณได้อย่างเหมาะสมtagหรือใช้โปรโตคอลการสื่อสารมาตรฐาน ความเข้ากันได้กับโฮสต์ USB อาจแตกต่างกันไปตามแป้นพิมพ์แต่ละแบบ 1

รหัสสแกนสำหรับคีย์ PS/2 ส่วนใหญ่แสดงอยู่ในรูปด้านล่าง

หนู
เมาส์จะส่งสัญญาณนาฬิกาและข้อมูลเมื่อเคลื่อนที่ มิฉะนั้น สัญญาณเหล่านี้จะยังคงอยู่ในลอจิก '1' ทุกครั้งที่เมาส์เคลื่อนที่ เมาส์จะส่งคำ 11 บิตจำนวน 11 คำไปยังอุปกรณ์โฮสต์ คำ 0 บิตแต่ละคำประกอบด้วยบิตเริ่มต้น '8' ตามด้วยข้อมูล 1 บิต (LSB ก่อน) ตามด้วยบิตพาริตี้คี่ และสิ้นสุดด้วยบิตหยุด '33' ดังนั้น การส่งข้อมูลแต่ละครั้งจะมี 0 บิต โดยบิต 11, 22 และ 0 เป็นบิตเริ่มต้น '11' และบิต 21, 33 และ 1 เป็นบิตหยุด '8' ฟิลด์ข้อมูล 20 บิตทั้งสามประกอบด้วยข้อมูลการเคลื่อนไหวดังที่แสดงในรูปด้านบน ข้อมูลจะมีผลที่ขอบตกของนาฬิกา และช่วงสัญญาณนาฬิกาคือ 30 ถึง XNUMXkHz
เมาส์ใช้ระบบพิกัดสัมพันธ์กัน โดยที่การเลื่อนเมาส์ไปทางขวาจะสร้างตัวเลขบวกในฟิลด์ X และการเลื่อนไปทางซ้ายจะสร้างตัวเลขลบ ในทำนองเดียวกัน การเลื่อนเมาส์ขึ้นจะสร้างตัวเลขบวกในฟิลด์ Y และการเลื่อนลงจะแสดงตัวเลขลบ (บิต XS และ YS ในไบต์สถานะเป็นบิตเครื่องหมาย โดยที่ "1" แสดงถึงตัวเลขลบ) ขนาดของตัวเลข X และ Y แสดงถึงอัตราการเคลื่อนไหวของเมาส์ ยิ่งตัวเลขมากขึ้น แสดงว่าเมาส์เคลื่อนที่เร็วขึ้น (บิต XV และ YV ในไบต์สถานะเป็นตัวบ่งชี้การล้นของการเคลื่อนไหว โดยที่ "1" หมายความว่าเกิดการล้นขึ้น) หากเมาส์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง การส่งสัญญาณ 33 บิตจะทำซ้ำทุกๆ ประมาณ 50 มิลลิวินาที ฟิลด์ L และ R ในไบต์สถานะระบุการกดปุ่มซ้ายและขวา ("1" แสดงถึงการกดปุ่ม)

แป้นพิมพ์ตัวเลข
แผงปุ่ม Anvyl มีปุ่มที่ติดฉลากไว้ 16 ปุ่ม (0-F) โดยตั้งค่าเป็นเมทริกซ์ซึ่งปุ่มแต่ละแถวจากซ้ายไปขวาจะผูกเข้ากับพินแถว และแต่ละคอลัมน์จากบนลงล่างจะผูกเข้ากับพินคอลัมน์ วิธีนี้ทำให้ผู้ใช้สามารถมีพินแถว XNUMX อันและพินคอลัมน์ XNUMX อันเพื่อระบุการกดปุ่ม เมื่อกดปุ่ม พินที่สอดคล้องกับแถวและคอลัมน์ของปุ่มนั้นจะเชื่อมต่อกัน
หากต้องการอ่านสถานะของปุ่ม พินคอลัมน์ที่ปุ่มตั้งอยู่จะต้องถูกดันให้ต่ำลงในขณะที่พินคอลัมน์อีกสามตัวถูกดันให้สูง ซึ่งจะทำให้ปุ่มทั้งหมดในคอลัมน์นั้นเปิดใช้งานได้ เมื่อกดปุ่มในคอลัมน์นั้น พินแถวที่เกี่ยวข้องจะอ่านสถานะลอจิกต่ำลง
สถานะของปุ่มทั้ง 16 ปุ่มสามารถกำหนดได้ในกระบวนการ 1110 ขั้นตอนโดยเปิดใช้งานแต่ละคอลัมน์ทีละคอลัมน์ ซึ่งสามารถทำได้โดยการหมุนรูปแบบ "XNUMX" ผ่านพินคอลัมน์ ในแต่ละขั้นตอน ระดับตรรกะของพินแถวจะสอดคล้องกับสถานะของปุ่มในคอลัมน์นั้น

หากต้องการให้กดปุ่มพร้อมกันในแถวเดียวกัน ให้กำหนดค่าพินคอลัมน์ให้เป็นแบบสองทิศทางโดยใช้ตัวต้านทานดึงขึ้นภายใน และรักษาคอลัมน์ที่ไม่ถูกอ่านในขณะนั้นมีอิมพีแดนซ์สูง

ออสซิลเลเตอร์/นาฬิกา
บอร์ด Anvyl ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์คริสตัล 100MHz ตัวเดียวที่เชื่อมต่อกับพิน D11 (D11 เป็นอินพุต GCLK ในแบงค์ 0) สัญญาณนาฬิกาอินพุตสามารถขับเคลื่อนไทล์การจัดการสัญญาณนาฬิกาทั้งสี่ไทล์ใน Spartan-6 ได้ทั้งหมดหรือบางส่วน ไทล์แต่ละไทล์ประกอบด้วยตัวจัดการสัญญาณนาฬิกาดิจิทัล (DCM) สองตัวและวงจรล็อกเฟส (PLL) หนึ่งตัว DCM จัดเตรียมเฟสสี่เฟสของความถี่อินพุต (0º, 90º, 180º และ 270º) สัญญาณนาฬิกาแบบแบ่งเฟสซึ่งสามารถเป็นสัญญาณนาฬิกาอินพุตที่หารด้วยจำนวนเต็มใดๆ ตั้งแต่ 2 ถึง 16 หรือ 1.5, 2.5, 3.5… 7.5 และเอาต์พุตสัญญาณนาฬิกาแบบแอนตี้เฟสสองตัวที่สามารถคูณด้วยจำนวนเต็มใดๆ ตั้งแต่ 2 ถึง 32 และหารด้วยจำนวนเต็มใดๆ ตั้งแต่ 1 ถึง 32 ได้พร้อมกัน

PLL ใช้ Voltagออสซิลเลเตอร์ควบคุม (VCO) ที่สามารถตั้งโปรแกรมให้สร้างความถี่ในช่วง 400MHz ถึง 1080MHz ได้โดยการตั้งค่าตัวแบ่งแบบตั้งโปรแกรมได้สามชุดในระหว่างการกำหนดค่า FPGA เอาต์พุต VCO มีเอาต์พุตแปดชุดที่มีระยะห่างเท่ากัน (0º, 45º, 90º, 135º, 180º, 225º, 270º และ 315º) ซึ่งสามารถหารด้วยจำนวนเต็มใดๆ ระหว่าง 1 ถึง 128 ได้

I / O พื้นฐาน
บอร์ด Anvyl ประกอบด้วย LED 630 ดวง (สีแดง 1 ดวง สีเหลือง 10 ดวง และสีเขียว XNUMX ดวง) สวิตช์สไลด์ XNUMX สวิตช์ สวิตช์ DIP XNUMX สวิตช์ใน XNUMX กลุ่ม ปุ่มกด XNUMX ปุ่ม จอแสดงผล XNUMX ส่วนแบบสองหลัก XNUMX หลัก และแผงสัมผัส XNUMX จุดพร้อมอินพุต/เอาต์พุตดิจิทัล XNUMX ชุด ปุ่มกด สวิตช์สไลด์ และสวิตช์ DIP เชื่อมต่อกับ FPGA ผ่านตัวต้านทานแบบอนุกรมเพื่อป้องกันความเสียหายจากไฟฟ้าลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจ (ไฟฟ้าลัดวงจรอาจเกิดขึ้นได้หากพิน FPGA ที่กำหนดให้กับปุ่มกดหรือสวิตช์สไลด์ถูกกำหนดให้เป็นเอาต์พุตโดยไม่ได้ตั้งใจ) ปุ่มกดเป็นสวิตช์ "ชั่วขณะ" ที่ปกติจะสร้างเอาต์พุตต่ำเมื่ออยู่เฉยๆ และเอาต์พุตสูงเมื่อกดเท่านั้น สวิตช์สไลด์และสวิตช์ DIP จะสร้างอินพุตสูงหรือต่ำคงที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสวิตช์ แผงสัมผัสดิจิทัล XNUMX ชุด (BBXNUMX – BBXNUMX) เชื่อมต่อโดยตรงกับ FPGA เพื่อให้สามารถรวมเข้ากับวงจรที่กำหนดเองได้อย่างง่ายดาย

ปุ่มกด สวิตช์แบบสไลด์ สวิตช์ DIP ไฟ LED แผงวงจร
BTN0: E6 สว0: V5 DIP8-1: G6 LD0: ว3 LD9: อาร์ 7 บีบี1:เอบี20 บีบี9:อาร์19
BTN1: D5 SW1: ยู 4 DIP8-2: G4 LD1: Y4 LD10: ยู6 บีบี2:P17 บีบี10:V19
BTN2: A3 สว2: V3 DIP8-3: F5 LD2: Y1 แอลดี11: ที8 บีบี3:P18
BTN3: AB9 SW3: พี 4 DIP8-4: อี 5 LD3: Y3 แอลดี12: ที7 บีบี4: Y19
SW4: อาร์ 4 DIP9-1: F8 แอลดี4: เอบี4 LD13: ว4 บีบี5: Y20
SW5: พี 6 DIP9-2: F7 LD5: ว1 LD14: ยู8 บีบี6:อาร์15
SW6: พี 5 DIP9-3: ซี 4 แอลดี6: เอบี3 บีบี7:อาร์16
SW7: พี 8 DIP9-4: ดี3 LD7: เอเอ4 บีบี8:อาร์17

ตารางที่ 1 พินเอาต์ I/O ขั้นพื้นฐาน

จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน

บอร์ด Anvyl ประกอบด้วยจอแสดงผล LED 2 ส่วนแบบแคโทดทั่วไป 128 หลัก จำนวน 128 จอ แต่ละหลักประกอบด้วย XNUMX ส่วนเรียงกันเป็นรูปเลขแปด โดยมี LED ฝังอยู่ในแต่ละส่วน LED แต่ละส่วนสามารถส่องสว่างได้ทีละจุด ดังนั้นจึงสามารถแสดงรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งจาก XNUMX รูปแบบบนหลักเดียวได้ โดยทำให้ LED บางส่วนสว่างขึ้นและปล่อยให้ส่วนอื่นๆ มืดลง จากรูปแบบที่เป็นไปได้ XNUMX รูปแบบนี้ รูปแบบ XNUMX รูปแบบที่สอดคล้องกับหลักทศนิยมคือรูปแบบที่มีประโยชน์มากที่สุด
สัญญาณแคโทดทั่วไปมีให้ใช้งานเป็นสัญญาณอินพุต "เปิดใช้งานตัวเลข" จำนวน 2 สัญญาณสำหรับจอแสดงผล XNUMX หลักจำนวน XNUMX จอ ขั้วบวกของเซ็กเมนต์ที่คล้ายกันบนตัวเลขทั้ง XNUMX หลักเชื่อมต่อกับโหนดวงจร XNUMX โหนดที่มีป้ายกำกับว่า AA ถึง AG (ดังนั้น ตัวอย่างเช่นampจากนั้น ขั้วบวก “D” ทั้งหกตัวจากตัวเลขทั้งหกตัวจะถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเป็นโหนดวงจรเดียวที่เรียกว่า “AD”) สัญญาณขั้วบวกทั้งเจ็ดนี้สามารถใช้เป็นอินพุตสำหรับจอแสดงผล 2 หลักได้ โครงร่างการเชื่อมต่อสัญญาณนี้จะสร้างจอแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์ โดยที่สัญญาณขั้วบวกจะเหมือนกันสำหรับตัวเลขทั้งหมด แต่สามารถส่องสว่างเฉพาะส่วนของตัวเลขที่มีการยืนยันสัญญาณแคโทดที่สอดคล้องกันเท่านั้น

วงจรควบคุมการแสดงผลแบบสแกนสามารถใช้แสดงตัวเลขสองหลักบนจอแสดงผลแต่ละจอได้ วงจรนี้ควบคุมสัญญาณแคโทดและรูปแบบแอโนดที่สอดคล้องกันของแต่ละหลักในลักษณะต่อเนื่องซ้ำๆ กัน โดยมีอัตราการอัปเดตที่เร็วกว่าการตอบสนองของดวงตาของมนุษย์ ตัวเลขแต่ละตัวจะสว่างขึ้นเพียงหนึ่งในหกของเวลาทั้งหมด แต่เนื่องจากดวงตาไม่สามารถรับรู้ถึงความมืดลงของตัวเลขได้ก่อนที่จะสว่างขึ้นอีกครั้ง ตัวเลขจึงปรากฏสว่างขึ้นอย่างต่อเนื่อง หากอัตราการอัปเดต (หรือ "รีเฟรช") ช้าลงจนถึงจุดหนึ่ง (ประมาณ 45 เฮิรตซ์) คนส่วนใหญ่จะเริ่มเห็นการกะพริบของจอแสดงผล
เพื่อให้ตัวเลขทั้ง 1 หลักปรากฏสว่างและสว่างอย่างต่อเนื่อง ควรขับเคลื่อนตัวเลขแต่ละหลักหนึ่งครั้งทุกๆ 16 ถึง 1 มิลลิวินาที (สำหรับความถี่การรีเฟรช 60KHz ถึง XNUMXHz) ตัวอย่างเช่นampในรูปแบบการรีเฟรช 60Hz จอภาพทั้งหมดจะได้รับการรีเฟรชทุกๆ 16 มิลลิวินาที และแต่ละหลักจะสว่างขึ้นเป็นเวลา 1/6 ของรอบการรีเฟรช หรือ 2.67 มิลลิวินาที ตัวควบคุมต้องแน่ใจว่ามีรูปแบบขั้วบวกที่ถูกต้องเมื่อสัญญาณแคโทดที่สอดคล้องกันถูกขับเคลื่อน เพื่อแสดงกระบวนการ หากยืนยัน Cat1 ในขณะที่ยืนยัน AB และ AC จากนั้น "1" จะปรากฏขึ้นในตำแหน่งหลัก 1 จากนั้น หากยืนยัน Cat2 ในขณะที่ยืนยัน AA, AB และ AC จากนั้น "7" จะปรากฏขึ้นในตำแหน่งหลัก 2 หากขับเคลื่อน Cat1 และ AB, AC เป็นเวลา 8 มิลลิวินาที จากนั้นขับเคลื่อน Cat2 และ AA, AB, AC เป็นเวลา 8 มิลลิวินาทีในลักษณะต่อเนื่องกันไม่สิ้นสุด จอภาพจะแสดง "17" ตัวอย่างampไดอะแกรมกำหนดเวลาสำหรับตัวควบคุมสองหลักแสดงอยู่ด้านล่างนี้

เคาน์เตอร์ขยาย
บอร์ด Anvyl มีขั้วต่อ 2×20 พินและพอร์ต Pmod 12 พิน 2 พอร์ต พอร์ต Pmod เป็นขั้วต่อแบบมุมฉาก 6×100 ตัวเมีย 2 มิล ที่ทำงานร่วมกับพินเฮดเดอร์มาตรฐาน 6×12 ซึ่งมีจำหน่ายจากตัวแทนจำหน่ายแค็ตตาล็อกต่างๆ พอร์ต Pmod 3.3 พินแต่ละพอร์ตให้สัญญาณ VCC 6V สองสัญญาณ (พิน 12 และ 5) สัญญาณกราวด์สองสัญญาณ (พิน 11 และ 1) และสัญญาณลอจิกแปดสัญญาณ พิน VCC และกราวด์สามารถส่งกระแสได้สูงสุด XNUMXA สัญญาณข้อมูล Pmod ไม่ใช่คู่ที่จับคู่กัน และจะถูกส่งผ่านโดยใช้แทร็กที่ดีที่สุดที่มีโดยไม่มีการควบคุมอิมพีแดนซ์หรือการจับคู่ดีเลย์ Digilent ผลิตบอร์ดเสริม Pmod จำนวนมากที่สามารถเชื่อมต่อกับพอร์ต Pmod ได้ เรามีชุด Pmod ที่แนะนำสำหรับ Anvyl ที่เรียกว่า "Anvyl Pmod Pack"

ขั้วต่อขยาย 40 พินมีสัญญาณ I/O 32 สัญญาณที่ใช้ร่วมกับ Pmods JD, JE, JF และ JG นอกจากนี้ยังรองรับการเชื่อมต่อ GND, VCC3V3 และ VCC5V0 อีกด้วย

พีโมด เจเอ พีโมด เจบี พีโมด เจซี พีโมด เจดี พีโมด เจอี พีโมด เจเอฟ พีโมด เจจี
JA1:AA18 JB1: Y16 JC1: Y10 เจดี1:เอบี13 เจอี1:ยู10 เจเอฟ1:วี7 JG1: V20
JA2:AA16 เจบี2: เอบี14 เจซี2: เอบี12 JD2: Y12 เจอี2:วี9 เจเอฟ2: ว6 JG2: ที18
JA3: Y15 JB3: Y14 เจซี3: เอบี11 เจดี3: ที11 เจ3: Y8 JF3: Y7 JG3: D17
JA4: V15 เจบี4: ยู14 เจซี4: เอบี10 JD4: ว10 เจอี4: เอเอ8 เจเอฟ4:เอเอ6 JG4: บี18
JA7: เอบี18 เจบี7: เอเอ14 JC7: AA12 JD7: ว12 เจอี7:ยู9 เจเอฟ7: ว8 JG7: ที17
JA8: เอบี16 เจบี8: ดับเบิลยู 14 JC8: Y11 เจดี8:อาร์11 เจอี8: ว9 JF8: Y6 เจจี8: เอ17
JA9: เอบี15 เจบี9: ที14 JC9: AA10 เจดี9: V11 เจ9: Y9 เจเอฟ9: เอบี7 JG9: ซี16
JA10: ว15 เจบี10: ดับเบิลยู 11 JC10: Y13 เจดี10: ที10 เจอี10: เอบี8 เจเอฟ10: เอบี6 เจจี10: เอ18

ตารางที่ 2. พินเอาต์ Pmod

ลิขสิทธิ์ Digilent, Inc. สงวนลิขสิทธิ์
ชื่อผลิตภัณฑ์และบริษัทอื่นๆ ที่กล่าวถึงอาจเป็นเครื่องหมายการค้าของเจ้าของที่เกี่ยวข้อง

เอกสาร / แหล่งข้อมูล

บอร์ด FPGA DIGILENT Anvyl [พีดีเอฟ] คู่มือการใช้งาน
XC6SLX45-CSG484-3, บอร์ด FPGA Anvyl, บอร์ด FPGA Anvyl

อ้างอิง

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

ฝากความคิดเห็น

ที่อยู่อีเมลของคุณจะไม่ถูกเผยแพร่ ช่องที่ต้องกรอกข้อมูลมีเครื่องหมาย *