fpga最小系统设计和原理图解析

       FPGA的定义

  　　FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现;相比于PC或单片机（无论是冯诺依曼结构还是哈佛结构）的顺序操作有很大区别，也造成了FPGA开发入门较难。下面给大家带来了几组原理图设计：

　　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。

　　

　　复位电路原理图设计

　　晶振电路原理图设计

　　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。

　　

　　晶振电路原理图设计

　　按键开关电路原理图设计

　　最小系统板上使用的四腿按键实际上是分两组，每组中的两个是相通的，而两组直接是通过上面的按钮来控制通断状态的。简单理解成开关就可以了，按下去两端就形成短路，松开手就形成开路。短路相当于输入0，开路为1。另外需要说明的是，由于按键属于机械开关，按动过程不可避免存在抖动的现象，所以用户按下按键的时间可以稍微长一点。

　　

　　按键开关电路原理图设计

　　八位拨码开关电路原理图设计

　　拨码开关就是相当与一个开关量，拨到ON 就表示接通，OFF 就是断开，在数字电路中对 0、1，通常用于二进制输入。本课题最小系统板使用八位拨码开关作为一个字节的输入，拨到ON 时相当于输入“1”，默认输入“0”。

　　

　　八位拨码开关电路原理图设计

　　最小系统电路设计的总体电路原理图

　　使用AlTIum 软件设计的电路原理图，FPGA 最小系统板包括时钟电路、复位电路、电源电路、JATG 电路、PROM 配置电路、显示模块电路、开关电路以及各种接口电路。

　　

　 最小系统电路设计的总体电路原理图

　　FPGA产品的应用领域已经从原来的通信扩展到消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等广泛的领域。把相对成熟的技术应用到某些特定领域如通讯，视频，信息处理等等开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，另外还有就是与专业客户的界面问题产品设计还包括专业工具类产品及民用产品，前者重点在性能，后者对价格敏感产品设计以实现产品功能为主要目的，FPGA技术是一个实现手段在这个领域，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，内嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高，功能全面的系统产品设计将是FPGA技术应用最广大的市场，具有极大的爆发性的需求空间产品设计对技术人员的要求比较高，路途也比较漫长不过现在整个行业正处在组建“首发团队”的状态，只要加入，前途光明产品设计是一种职业发展方向定位，不是简单的爱好就能做到的！产品设计领域会造就大量的企业和企业家，是一个发展热点和机遇。