雑誌付録SPARTAN3 ボード
2005年1月号デザインウェーブマガジンにXILINX SPARTAN3ボードを拡張ボードで動かしてみた。このFPGAボードは、Spartan-3 XC3S50 が載っており 2年後に付録になったボードである。機能はLEとLCは、厳密には異なるが、基本原理は同じなので大体の比較はできる。となると、機能は劣ってしまう。しかし、次のように進歩している。
- 拡張端子C3が20×2になり、JTAG関連の信号がついた。
これで拡張ボードからの書き込みができるようになる。 - リセットスイッチがついた。
スイッチはつきましたが、基本クロックはまだ載せることはできないままである。 - 5Vの電源を加える端子はCN4にあり、そのピンには3.3Vの出力がある。
5->3.3Vの3端子レギュレータはオプションになっている。以上のように使いやすくはなっていますが、FPGA自体の機能が劣るようでは、本末転倒である。これも、ユニーバーサル基板拡張ボードで動かすことができた。
雑誌付録SPARTAN3E ボード XILINXの再挑戦
- ロック入力部分以外は、SPARTAN3のボードを踏襲している。
- 基本クロック発信器を基板上に載せることができるようになった。
- TAG端子 2mm ピッチ14ピンになり、コンフィグレーション・ケーブルとの接続の信頼性がアップした。
2mm ピッチ14ピン端子の入手は少し難しいかもれない。
XILINXチップ搭載FPGAボード【MFPGA-SPAR3E】
http://www.marutsu.co.jp/pc/i/65177/
また、最初のCycloneボードも、JTAGt端子が加えられるなどCN2,CN3端子が20×2ピンとなり、回路的には大きく変更されて販売されている。
ALTERAチップ搭載FPGAボード【MFPGA-CYCLONE】
http://www.marutsu.co.jp/pc/i/65176/
FPGA拡張基板 FPGA_BASE
SPARTAN3Eボードと改良されたマルツパーツ製Cycloneボードをターゲットにして、拡張プリント基板を作ることにした。
ユニバーサル拡張基板に比べて次ぎのような機能を追加した。
- USB<->シリアル 変換 IC FT2232D を搭載
専用コンフィグレーション・ケーブルを使用せずに、拡張ボードからFPGAチップの書き込みができるはずである。また、RS232Cの通信をUSBを介して行えるようになっている。 - LED×２に替わって表面実装 フルカラーLEDを搭載
R,G,Bの信号を3つ使用しますが、簡易にFPGAのテストができる。 - Vportコネクタ×2 装備
汎用のVportコネクタ(10ピン)を用意し、Vportに対応した機器を接続できるようにした。 - 電源供給をUSBからとし、ボード上に5V->3.3V変換3端子レギュレータを搭載
電源の接続が簡易になり、FPGAボード上で3.3Vを発生する必要がなく、拡張ボード上の部品にも直接3.3Vを供給できるようになっている。
回路設計には EAGLE のフリー版で作成したので、利用できる最大値の80mm×100mmの2層基板として設計した。
回路図をpdf で示します。fpga_base.pdf
初めて発注するプリント基板だったので、確実性を重要視して UNICRAFT に発注した。
2週間ほどで表面実装部品等を取り付け、完成した。
問題が1点あり、SPARTAN3EボードのCN2 A12がLCDに接続させたのですがそれは INPUT 専用端子だったため、A14に変更する必要があり、ジャンパー線で対応している。
ALTERA、XILINXの専用コンフィグレーション・ケーブルを使用してフルカラーLEDの点灯など、正常に動作した。
左:Cyclone 右:SPARTAN3E
FPGA_BASEの動作動画を示す。左:SPARTAN3E 右:Cyclone