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题目:FPGA教学实验板的开发

关键词:FPGA,Verilog;HDL,PCB,USB,RS232,PS/2,无线通信,SDRAM

  摘要

随着国内IC产业的蓬勃兴起,最初作为IC设计验证工具的FPGA也在EDA领域获得了全新的发展并被赋予了新的意义。基于FPGA的开发有很多明显的优势——FPGA的可重复使用性、较高的运行速率、成熟的开发技术以及较好的EDA软件支持等都使得FPGA在硬件系统的搭建与验证中占有了一席之地。本课题的主要目的是为北京航空航天大学EDA实验室设计并开发一块FPGA教学实验板,用于EDA实验室教学和科研的实际应用。综合考虑到实际应用的需求和成本,设计选取了较为合适的FPGA,并配备了串行通信端口、PS/2端口、无线通信端口以及用于高速数据传输的USB端口。针对数字电路前端逻辑设计的学习特点和实验板端口设置,设计者使用Verilog HDL硬件描述语言分别编写了RS232串行通信接口、PS/2接口、无线收发模块控制器、SDRAM控制器的RTL级代码,以方便初学者由浅入深逐步掌握这项技术。设计者进一步使用RS232串行通信接口、PS/2接口、无线通信接口以及USB接口搭建了基于FPGA的多接口无线传输系统。系统可以通过串口、PS/2接口完成FPGA与PC或FPGA与其他设备之间的数据传输,然后通过PTR4000模块实现点对点的无线数据通信,并已在某手持无线设备设计中得到验证。此外,设计者还采用Philips ISP1760这款USB 2.0主机控制器芯片,在开发板上搭建出了USB主机系统,可以广泛应用于图像、视频数据传输等要求高速数据传输的领域。