FPGA/SoC教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱
型號(hào)：XQ7Z15-TEB
1、產(chǎn)品概述
? FPGA/SoC教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，由箱體、FPGA底板、FPGA核心板、實(shí)驗(yàn)拓展板、LCD觸摸屏、FPGA下載器及相關(guān)實(shí)驗(yàn)配件組成；
? 基于Xilinx Zynq-7000 SoC高性能低功耗處理器，集成PL端Artix-7架構(gòu)可編程邏輯單元數(shù)量為74K及PS端雙核ARM Cortex-A9，主頻766MHz；
? FPGA底板資源有：2位BOOTSET、POR（PS POR復(fù)位）、SRST（PS軟復(fù)位）、URST1（用戶復(fù)位2）、URST2（用戶復(fù)位2）、Key Board、Micro SD、2x千兆網(wǎng)絡(luò)、HDMI OUT、RTC座、JTAG、8位LED數(shù)碼管、M.2（SATA/4G）、USBUART、USB HOST、5寸LCD、蜂鳴器、32位撥動(dòng)開關(guān)、32位RGB LED燈、16PIN GPIO、40PIN樹莓派標(biāo)準(zhǔn)IO接口；
? 拓展板支持直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、面包板、標(biāo)準(zhǔn)40PIN樹莓派IO（兼容樹莓派模塊），實(shí)驗(yàn)平臺(tái)豐富靈活。
? 根據(jù)實(shí)際課程教學(xué)要求提供Verilog、VHDL語言的實(shí)驗(yàn)例程。
? 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟及源碼解析等；適用于計(jì)信、通信、測控、電子等教學(xué)。
? 核心板采用精密工業(yè)級B2B連接器，可用于科學(xué)研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子競賽、產(chǎn)品開發(fā)使用；
2、產(chǎn)品組成
FPGA/SoC教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱可根據(jù)實(shí)際課程需求提供Verilog、VHDL實(shí)驗(yàn)例程，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟及源碼解析等，注重實(shí)驗(yàn)的過程，內(nèi)容詳實(shí)且豐富，IO接口（兼容樹莓派模塊）。
FPGA實(shí)驗(yàn)箱正面圖
3、硬件參數(shù)
FPGA主板資源框圖
表1FPGA實(shí)驗(yàn)主板硬件參數(shù)
CPU | Xilinx Zynq SoC XC7Z015-2CLG485I：Artix-7+雙核ARM Cortex-A9，ARM主頻可高達(dá)766MHz，支持6.25G的高速SerDes；Logic Cell-74K、DSP Slice-160。 |
ROM | PS 端：512MByte SD NAND FLASH |
PS 端：256Mbit QSPI NOR FLASH | |
RAM | PS 端：單通道 32bit DDR 總線，1GByte DDR3 |
OSC | PS端：33.33MHz |
PL端：25MHz | |
B2B Connector | 2x 100pin 公座 B2B 連接器，2x 100pin 母座 B2B 連接器，共 400pin，間距 0.4mm，合高 4.0mm |
LED | 2x供電指示燈（底板1個(gè)，核心板1個(gè)） |
4xPS端用戶指示燈（底板2個(gè)，核心板2個(gè)） | |
2x PL端用戶指示燈（底板2個(gè)） | |
1x PL端DONE指示燈（核心板） | |
32x RGB LED | |
KEY | 2x復(fù)位按鍵，包含1個(gè)POR復(fù)位和1個(gè)軟復(fù)位 |
SWITCH | 32x用戶撥動(dòng)開關(guān) |
1x電源撥動(dòng)開關(guān) | |
鍵盤 | 1x小鍵盤11按鍵 |
HDMI | 1x HDMI OUT |
數(shù)碼管 | 2x四位八段LED數(shù)碼管 |
RTC | 1x CR1220 |
蜂鳴器 | 1x蜂鳴器 |
Ethernet | PL端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自適應(yīng) |
PS端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自適應(yīng) | |
SD | 1x Micro SD接口 |
USB | 1x USB 2.0 HOST接口 |
UART | 1x UART，USB Type-C轉(zhuǎn)串口 |
JTAG | 1x 14pinJTAG接口，間距2.0mm |
BOOT SET | 1x 2bit啟動(dòng)方式選擇撥碼開關(guān) |
LCD | 1x RGB LCD接口 |
M.2 | 1x M.2接口，可接NVMe硬盤、4/5G模塊 |
GPIO | 1x樹莓派40Pin標(biāo)準(zhǔn)接口（可接樹莓派模塊） |
POWER | 1x5V@2A直流輸入，USB Type-C電源接口 |
表2實(shí)驗(yàn)拓展板參數(shù)
電機(jī)接口 | 2x直流電機(jī)1個(gè)、步進(jìn)電機(jī)1個(gè) |
Camera接口 | 1x 24pin CMOS FFC，pin間距0.5mm |
面包板 | 1x插孔200個(gè) |
LED | 6xLED |
表3 FPGA下載器特性
10pin/14pin JTAG接口 | 支持 |
編程速率 | 750KHz到24MHz可選 |
VREF電平范圍 | 1.5V~5.0V |
支持Xinlinx器件 | 支持FPGA、SoC、CPLD、PROM等 |
支持軟件 | ISE、iMPACT、ChipScope、Vivado等軟件 |
IO電壓 | 自動(dòng)檢測和適應(yīng)I/O電壓，支持5V(TTL)、3.3V(LVCMOS)、2.5V、1.8V和1.5V接口電平器件 |
軟件參數(shù)
表4
VIVADO版本號(hào) | Vivado2018.3 |
4、教學(xué)資源
（1） 提供芯片數(shù)據(jù)手冊、底板原理圖；
（2） 提供Verilog和VHDL實(shí)驗(yàn)例程。
（3） 提供完整的實(shí)驗(yàn)代碼，以及適合教學(xué)的《教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊》，教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括：
? FPGA實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建與Vivado開發(fā)基礎(chǔ)
? 組合邏輯實(shí)驗(yàn)
? 時(shí)序邏輯實(shí)驗(yàn)
? FPGA基礎(chǔ)外設(shè)實(shí)驗(yàn)
? 綜合實(shí)驗(yàn)
5、機(jī)械尺寸
表5
名稱 | 長 | 寬 | 高 |
實(shí)驗(yàn)箱箱體 | 490mm | 350mm | 170mm |
FPGA底板 | 300mm | 200mm | / |
FPGA核心板 | 60mm | 40mm | 1.6mm |
實(shí)驗(yàn)拓展板 | 300mm | 80mm | / |
6、產(chǎn)品清單
表6
名稱 | 數(shù)量 |
箱體 | 1個(gè) |
FPGA底板 | 1塊 |
FPGA核心板 | 1塊 |
實(shí)驗(yàn)拓展板 | 1塊 |
FPGA下載器 | 1個(gè) |
5寸LCD電容觸摸屏 | 1個(gè) |
電源適配器 | 1個(gè) |
USB to TYPE C線（1.5米） | 1根 |
HDMI線（1.5米） | 1根 |
網(wǎng)線（六類千兆）（1.5米） | 1根 |
SD卡讀卡器 | 1個(gè) |
SD卡 | 1個(gè) |
實(shí)驗(yàn)箱資料（U盤） | 1套 |
杜邦線（母對母、公對母） | 各5根 |
40-40pin軟排線 | 1根 |
撬棒 | 1個(gè) |
7、實(shí)驗(yàn)例程
表7
FPGA實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建與Vivado開發(fā)基礎(chǔ) | FPGA實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建 |
Vivado開發(fā)基礎(chǔ) | |
觸發(fā)器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) | 同步RS觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
同步T觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) | |
同步D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) | |
同步JK觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) | |
組合邏輯實(shí)驗(yàn) | 多數(shù)表決器實(shí)驗(yàn)（源碼） |
多數(shù)表決器實(shí)驗(yàn)（IP核） | |
四位二進(jìn)制加法器實(shí)驗(yàn) | |
一位8421 BCD碼加法器實(shí)驗(yàn) | |
時(shí)序邏輯實(shí)驗(yàn) | 時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
同步計(jì)數(shù)器74x163的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn) | |
移位寄存器的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn) | |
FPGA外設(shè)實(shí)驗(yàn) | LED流水燈實(shí)驗(yàn) |
數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn) | |
LCD觸摸屏顯示實(shí)驗(yàn) | |
HDMI顯示實(shí)驗(yàn) | |
UART回環(huán)實(shí)驗(yàn) | |
鍵盤實(shí)驗(yàn) | |
存儲(chǔ)器讀寫實(shí)驗(yàn) | |
RTC時(shí)鐘實(shí)驗(yàn) | |
蜂鳴器發(fā)聲實(shí)驗(yàn) | |
網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)驗(yàn) | |
USB通訊實(shí)驗(yàn) | |
綜合實(shí)驗(yàn) | 電子秒表綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
應(yīng)用XADC實(shí)現(xiàn)多路電壓采集及顯示實(shí)驗(yàn) | |
DAC呼吸燈實(shí)驗(yàn) | |
簡易多通道示波器實(shí)驗(yàn) | |
脈沖發(fā)生器實(shí)驗(yàn) | |
十字交通燈實(shí)驗(yàn) |
8、適用專業(yè)
微電子
通信工程
電子自動(dòng)化
電子信息工程
測控技術(shù)與儀器
集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)
9、支撐課程
EDA技術(shù)
EDA技術(shù)與FPGA應(yīng)用設(shè)計(jì)
數(shù)字電路與FPGA設(shè)計(jì)
Verilog HDL與FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)
FPGA技術(shù)及應(yīng)用
FPGA原理及應(yīng)用
FPGA設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
FPGA設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
FPGA系統(tǒng)與驗(yàn)證
基于FPGA集成電路設(shè)計(jì)
SoC FPGA 嵌入式設(shè)計(jì)和開發(fā)
CPLD/FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用
CPLD/FPGA與ASIC設(shè)計(jì)
硬件描述語言與FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)
10、技術(shù)服務(wù)
協(xié)助底板設(shè)計(jì)和測試，減少硬件設(shè)計(jì)失誤；
協(xié)助解決按照用戶手冊操作出現(xiàn)的異常問題；
協(xié)助產(chǎn)品故障判定；
協(xié)助正確編譯與運(yùn)行所提供的源代碼；
協(xié)助進(jìn)行產(chǎn)品二次開發(fā)；
11 增值服務(wù)
板定制設(shè)計(jì)
核心板定制設(shè)計(jì)
嵌入式軟件開發(fā)
項(xiàng)目合作開發(fā)
技術(shù)培訓(xùn)
