EDA技术实验箱功能模块详解

A.2.1 电源模块

打开交流开关，电源指示灯PL0亮，实验箱进入待机状态。按钮APW1用于打开主板各个模块工作电源，按下APW1后，电源指示灯PL1亮，实验箱进入工作状态，为系统提供5V，3.3V，2.5V，1.8V电源。按钮APW2用于打开12V，-12V电源，按下APW2后，电源指示灯PL2、PL3亮。

A.2.2 通用编程模块

通用编程模块由并口插座、核心电压跳线选择器、下载接口3部分组成。用25芯并口延长线将计算机并口与实验箱并口插座连接起来，以实现计算机对可编程器件的编程。核心电源跳线器用于选择不同的跳线XK1（5V）、XK2（3.3V）、XK3（2.5V）或XK4（1.8V），可以对不同芯核电压的FPGA/CPLD进行在系统编程和配置，新产品默认接XK2（3.3V）。下载接口用于连接本模块与目标器件的可编程接口。在本实验箱的配置模块、适配板上都有相应的接口，用10芯JTAG下载线将本模块下载接口接配置模块的下载接口，才能实现现场下载或配置。

A.2.3 配置模块

配置模块由核心芯片下载接口和配制芯片EPC2下载接口两部分组成，主要完成对核心芯片下载或配置芯片EPC2的下载功能。用10芯JTAG连接线将通用编程模块的下载接口与本模块的核心芯片下载接口连接起来，可以实现对核心芯片EP1K30的在线配置（编程）。在Quar-tusⅡ软件编译仿真通过的下载文件（*.sof）可通过核心芯片下载接口配置入EP1K30，完成相应的逻辑功能。但一旦核心芯片断电后，芯片内的编程信息将丢失，在下一次使用时需重新下载入核心芯片。为了克服上述缺点，各大PLD公司推出了可自动重新加载FPGA的配置芯片，将下载文件（*.pof）下载到配置芯片，可在核心芯片重新上电后自动将编程文件信息加载到FPGA中，从而达到与CPLD类似的一次编程，永久保存的效果。

用10芯JTAG连接线将通用编程模块的下载接口与本模块的EPC2下载接口连接起来，可以实现对掉电保护芯片（配置芯片）EPC2的编程。编程完毕后，断电一次，从下次上电起每次重新上电程序自动由EPC2加载到核心芯片。本模块的跳线器CK1用来选择核心芯片A（EP1K30）的接口电压（VCCIO），短接1、2脚为3.3V，短接2、3脚为2.5V，新产品统一1、2脚短接；跳线器CK2始终短接，为核心芯片A（EP1K30）提供核心工作电压（VCCINT）2.5V。

A.2.4 模式选择模块

模式选择模块采用8位拨码开关，实现硬件资源免连线功能，同时是为了全面开放I/O口而设计的。在不使用实验箱上相应资源而要使用I/O口时，所有拨码开关均拨向下，此时硬件资源相连的I/O口会开放给用户自由使用。当需要使用实验箱上的资源时，将相应的拨码开关拨箱上，此时与此硬件资源相连的I/O口即被占用，用户可利用这些资源进行数字系统设计。模式选择拨码开关在实验箱上有明确标识，第一位拨位开关拨向上即数码管显示模块工作，依此类推拨码开关2、3分别控制LED1～LED8和LED9～LED16。拨码开关4、5分别控制开关按键KD1～KD8和KD9～KD16。

A.2.5 输入部分

1.数字时钟源模块

数字时钟源模块是数字时序系统重要的模块之一，为数字系统提供基准工作时序脉冲信号。本模块数字脉冲频率均由晶振分频产生，供设计使用。有9个跳线器（TJ1～TJ9），分为三组分别连接到核心芯片（EP1K30）的第一、第二、第三全局时钟（GCLK1、GCLK2、GCLK3），TJ1～TJ3为GCLK1的输入，TJ4～TJ6为GCLK2的输入，TJ7～TJ9为GCLK3的输入。如用跳线块将TJ1上的128Hz接上，即向GCLK1输入128Hz数字脉冲。不要同时将每组中不同两个或两个以上频率跳线接上，否则将导致运行错误。

实验箱提供24种常用频率（1Hz～100MHz）作为核心芯片EP1K30全局时钟GCLK1、GCLK2、GCLK3的输入。另外，为了便于用户使用提供的24种以外的频率信号输入，将GCLK1、GCLK2、GCLK3输入开放为插孔和测试钩，用户可以从外部数字信号源输入需要的频率信号。此时，请将对应全局时钟的3个跳线器上的跳线块全部取下，以免造成冲突。如向GCLK2输入外部时钟信号，需将跳线器TJ4～TJ6全部悬空。按钮TPW1为时钟开启开关，按下TPW1时，时钟源指示灯TL1亮，9组频率信号有效。否则无任何信号产生于9组跳线器上。当电源模块按钮APW1按下时，本按钮才有效。

另外，在对FPGA/CPLD进行配置或编程时，应关闭数字时钟源模块，即将TPW1关闭（未按下）。下载完毕，方可打开本模块（设计中用到本模块的频率作为全局时钟输入，未用到可不打开）。

2.开关模块

开关模块是数字系统最常用的模块之一，即利用开关产生高电平、低电平输入到FP-GA/CPLD的I/O口中，一般用于逻辑输入和控制。当模式选择模块拨码开关4、5、8拨向上时，本模块全部有效。本模块包含拨位开关KD1～KD16，按键K1～K16以及开关指示灯KL1～KL16。序号相同的组件是接在同一个I/O口上的，如KD5、K5及KL5是接在一起的。拨位开关拨向上表示向该I/O口输入高电平，否则是输入低电平。如当拨位开关KD5拨向上时，向I/O32输入高电平，相当于按键K5按下，此时KL5灯亮。模式选择模块拨码开关4控制前8个开关，5控制后8个开关按键。在需要使用按键进行输入时，应将对应拨位开关拨向下，按下按键输入高电平，不按则输入低电平。

3.键盘模块

键盘模块是数字时序系统常用的模块之一，为数字系统提供多值控制信号。本模块由4行4列共16个按键组成。可用于输入十六进制数0～F。本模块按键输入与开关模块的按键输入不同，按键按下并非表示输入高电平或低电平，而是表示接通该按键所在的行和列。根据节省I/O口的原则，我们将这16个按键接成4行4列，每行4个按键第一脚相连，每列4个按键第二脚相连。

4.模拟信号源模块

模拟信号源模块提供模拟信号，可输出正弦波、方波、三角波，并且输出信号的频率、幅度、占空比均可调，可作为模数转换的输入信号使用。按钮ARW1为模拟信号源开启开关，按下ARW1时，指示灯AL1亮，模拟信号源可输出相应模拟信号。当电源模块按钮APW2按下时，ARW1才有效。本模块采用集成信号发生器ICL8038产生所需信号。跳线器AJ0用于频率选择。跳线器AJ1～AJ3用于频段选择。当AJ0不短接时，可向IN处输入控制信号（相当于通信中的基带信号），此时，若AJ1～AJ3全部不短接，OUT端输出与IN端相同的信号；若AJ1～AJ3中任何一个短接（载波输入），则OUT端会输出经控制信号调制的正弦波。如通过连接线向IN端输入256Hz的方波，并短接AJ1，则OUT端输出两信号相乘的波形（幅度调制波形，即当IN为0时，输出0V，当IN为1时，输出频率约为40kHz的正弦波），短接AJ1时载波频率最高，短接AJ3时频率最低。当短接AJ0时，通过跳线器AJ1～AJ3选择输出信号频段，跳线器AJ4～AJ6选择输出信号类型，电位器AW1调节输出信号频率，电位器AW5调节输出信号幅度，可调电阻AW2调节输出信号占空比，可调电阻AW3、AW4调节输出信号失真度。当短接AJ0，占空比调为50%时，短接AJ1输出信号频率在890～41.1kHz之间，短接AJ2输出信号频率在100～4.5kHz之间，短接AJ3输出信号频率在32～1.5kHz之间。短接AJ4、AJ5、AJ6分别输出方波、正弦波、三角波。(www.xing528.com)

A.2.6 输出部分

1.LED显示模块

LED显示模块是常用的数字系统输出模块，即用LED的亮与灭观察输出电平的高与低。当模式选择模块拨码开关2、3均拨向上时，LED1～LED16全部有效显示。拨码开关2控制前8个LED，3控制后8个LED。

2.液晶显示模块

液晶显示模块选择FM12223型液晶显示屏。在使用液晶显示屏做液晶实验时，将液晶显示屏正确地插在液晶显示模块对应的单排军品插座上。按键NK1用于液晶显示复位，可调电阻NW1用于调节液晶的对比度。

3.数码管显示模块

数码管显示模块是常用的数字系统输出模块，该模块选择共阴数码管。当模式选择模块拨码开关1拨向上时，本模块有效。根据节省I/O口的原则，将8个数码管SM1～SM8进行如下连接：SM1～SM8的对应段码接在一起，即SM1～SM8的A段接在一起，依此类推。SM1～SM8的片选接3线-8线译码器的输出端。因此，本模块共需要控制信号3个，作为3线-8线译码器输入，数据信号8个，作为数码管段码输入。根据硬件接法，本模块使用如下：用3个I/O口作为数码管片选信号送入3线-8线译码器，用8个I/O口作为段码信号直接接SM1～SM8的A段～H段。某一时刻，由片选信号CS0～CS2选择一个数码管如SM3（CS0～CS2为011），相应的段码信号D0～D7输入要显示的段码序列，此时，由于只选中了SM3，因此在SM3上显示出所要显示的数据。当要多位数码管进行显示时，只要保持片选信号与要显示的数据的一致性（即选中某个数码管时，段码信号也同时为要显示的数据）即可。

4.扬声器模块

扬声器模块提供音频信号输出。当跳线器SK2短接时，扬声器有效，可通过电位器SW1调节扬声器声音的大小。当跳线器SK1短接时（SK2不短接），扬声器模块无效，此时，插孔SPEAKER作为逻辑输入，用连接线将SPEAKER接3.3V或GND，即向I/O44输入相应的电平。这样设计是为了1个附加逻辑输入端口，更大效率利用资源。

A.2.7 辅助部分

1.逻辑笔模块

逻辑笔模块提供逻辑电平探测功能。用万用表表笔一端接本模块插孔，另一端接待测I/O口或测试钩，当待测I/O口或测试钩上为高电平时，红灯亮，为低电平时，绿灯亮，不接输入时，黄灯亮（即为高阻态）。

2.A-D、D-A转换模块

A-D、D-A转换模块包含1个8位高速A-D转换器TLC5510，一个8位高速D-A转换器TLC7524。插孔ADIN是A-D的输入，A-D的输出接核心芯片I/O12～I/O14。插孔DAOUT和GND是D-A的输出，D-A的输入接核心芯片I/O27～I/O20。

3.信号调节模块

信号调节模块主要用于对模拟信号进行调节。将模拟信号从插孔或测试钩IN1输入，可在OUT1处得到添加了直流分量的信号（即将原始信号抬高）。添加的直流分量的大小通过电位器FW3进行调节，最高添加5V直流信号。将模拟信号从插孔或测试钩IN2输入，可在OUT2端得到该信号的比例放大信号（含放大和衰减）。调节电位器FW4可改变比例值。

4.滤波模块

滤波模块主要用于对模拟信号进行滤波。从插孔或测试钩IN+和IN-输入模拟信号（单端输入时一端接GND），在HPF、LPF、BPF端可分别得到经过高通、低通、带通滤波的信号。通过调节电位器FW1和FW2来改变滤波的截止频率和中心频率。