34.《FPGA自学笔记——设计与验证公开版》学习笔记

小梅哥的《FPGA自学笔记——设计与验证公开版》学习笔记

 Cyclone IV E 的结构图

PLL放在边缘的原因:

外部参考 时钟进入 FPGA 器件后,如果需要,就可以立即进入 PLL 单元,以实现最短的时钟源路径, 从而获得较高的生成时钟质量。另外,也由于 PLL 属于模拟电路,放在器件的边缘更加利于 生产。 

 逻辑阵列和 M9K 存储器交替分布,这样,可以缩短数据的传输路径,以获得更加优异 的时序性能

Altera 推荐的数据流向策略是数据流由左侧 IO 输 入,然后进过处理、运算和存储,最终由右侧输出,而控制信号由上下 IO 单元输入输出。 

FIR(Finite Impulse Response)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器

输入处理-运算-输出处理

数据 生产方仅在 FIFO 为非满的情况下才将数据写入到 FIFO 中,而数据消费方则在 FIFO 为非空的时 候才去读取其中的数据并处理

具体每个设计的功耗可以使用 Quartus 软件提供的功耗分析 工具“PowerPlay Power Analyzer Tool”进行分析 ,据此确定内核供电芯片。

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号,像一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHZ。 磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。

 NCP1529 型专用 DCDC 降压器来设计该转换电路。NCP1529 输入电压范 围为 2.7V~5.5V,输出电压范围为 0.9V~3.9V,可持续稳定的输出高达 1A 的电流。

内核供电引脚在器件中被标识为 VCCINT,因此,在设计时需要将标注为 VCCINT 的引脚 都连接到内核供电电源 1.2V 上,并且加上高通滤波。

PLL数字部分供电电压为 1.2V,可直接使用内核供电电源提供。PLL 模拟部分仅需最大 200mA 的 供电电流,不过由于是模拟电路,对电源稳定性要求较高,不能有较大的纹波。该供电适合 使用 LDO 提供,例如使用 LP5900SD-2.5 器件

PLL 模拟供电管脚在器件中被标注为 VCCAx,数字供 电管脚被标注为 VCCD_PLLx,设计时,请将 VCCAx 引脚连接到 2.5V 的 PLL 模拟供电专用电 源上,VCCD_PLL 连接到 1.2V 内核供电上。

用可调降压电路,通过跳线直接切换不通的分压反馈电阻来设置降压电路 的输出值,例如 NCP1529,可以通过跳线选择接入电路的不同的 R1 阻值来 实现不同电压输出。

数据加载进SRAM的方式:

自从 15.1 开始 Quartus II 正式更名为 Quartus Prime。

Quartus Prim 15.1 Device Installer安装器件库

File/Create/Update 该命令实现生成当前文件的其他格式文件,例如将 Verilog 文件生成原理图符号文件,将 bdf 文件生成 HDL 文件

Assignments/Pin Planner 引脚规划工具,可以指定设计的每个 IO 对应到 FPGA 管 脚的具体编号和电平标准等。

Assignments/Analyze Current File 对当前文件进行语法和逻辑分析。主要用在编写代码的 过程中快速分析并发现语法错误。

Assignments/Signaltap II Logic 嵌入式逻辑分析仪工具。该工具使用 FPGA 器件中剩余的 Analyzer 逻辑资源和存储器搭建一个逻辑分析仪的信号采集电 路,通过 Jtag 电缆将采集的数据传输到 PC 机上,配合 PC 机上 Quartus 软件自带的逻辑分析仪软件分析数据内容 并以数字波形的形式呈现。该工具能够抓取设计中的任 意节点信号,属于在线调试工具,非常适合在板级现象与 预期不一致适合的调试。

Assignments/In-System Memory Content Editor 片上存储器内容在线编辑工具,使用该工具,可以对FPGA 片上存储器实现的 ROM 或者 RAM 中的数据进行查看或 者修改。例如在数据采集系统的设计中,将采集到的数据 存储在 RAM 中,然后可以直接通过 PC 机在线查看的方 式查看 RAM 中的值,从而分析采集电路是否工作正常。

Assignments/In-System Sources and Pribes Editor 在系统信号源和探针工具,该工具在设计调试时非常便 利,该工具有两个端口,信号源和探针。 信号源的工作就是在 PC 端通过 JTAG 电缆传输数据到 FPGA 中,以作为特定的激励信号,在系统调试时可以在 没有外部激励源的情况下手动产生激励信号。例如设置 DAC 的输出电压。 探针则是将 FPGA 内部的节点信号通过 JTAG 电缆传输到 PC 机上,方便用户观察。对于一些变化比较缓慢或者实 时性要求不高的信号,使用该工具调试非常的方便,例如 观察 ADC 的采样结果。

工程顶层实体[Assignments] -> [Settings] –> [General],在对应的栏 里,Top-level entity 后面的内容就代表了整个工程的实体。该名称是整个设计的顶层模块的名称,而非顶层模块所在文件的名称。

SP3232用在RS232通信上的,TTL电平与232电平的相互转化

 CMOS 摄像头(OV7670,OV7725,OV2640, OV5640 )

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