【XILINX有奖征文】基于Spartan6的验证平台设计方案

作者：winthony

这几年做的FPGA验证板也不少了，今天放一个基于Spartan6的验证平台设计方案参加活动，算是抛砖引玉吧。项目目标是做一块通用的FPGA验证平台，验证板使用的是Spartan6系列中逻辑门数最多的型号XC6SLX150，和活动奖品LX9是一个系列，呵呵。 主要的功能划分如下图所示，下面会分别介绍：
  
   
    层叠：从功能框图可以看出，主板上并没有太多的功能模块，除了两片MRAM以外都是一些通用的测试模块，例如LED灯，按键，拨码开关，等等。MRAM是一种非挥发性的磁性随机存储器。全当成SDRAM用也没问题。主板采用了12层板设计，层叠结构如下：
  Layer1   TOP Signal      
  Layer2   GND
  Layer3   Signal
  Layer4   GND
  Layer5   Signal
  Layer6   Power
  Layer7   GND
  Layer8   Signal
  Layer9   Power
  Layer10 Signal
  Layer11 GND
  Layer12 BOTTOM Signal
    通过这种层叠设计，可以保证每层信号线都能有良好的参考平面，FPGA主要电源都放到Layer6的电源层，其它外围器件的电源放到Layer9的电源层。本想精简一下层叠设计，不过没想到太好的方案，大家可以一起探讨。
   
    配置：板上预留了两片配置芯片XCF32和XCF08，可以灵活选择使用。设计的时候需要注意配置芯片的几个电压连接，还有上下拉选择，xillinx有相应的文档，在设计之前还是要好好阅读的，不然容易出现问题。

    电源：在电源设计方面采用了TI的电源模块，简化了电源设计，保障了大电流的需求。FPGA芯片各个Bank的电压在板上设为可调，可以通过跳线灵活选择各个Bank的电压，方便后续开发使用。在电压切换的地方PCB设计时候需要考虑电流影响。

    接口： 由于主板的设计目的是做一块通用的开发平台，所以基本上把FPGA用户可用的IO都引出来了。在主板上预留了几种JTAG连接座，可以用来调试软核。另外 还有几个普通IO插座，用来连接一些低速设备。同时还预留了四个SAMTEC高速连接器，可以实现和子板的高速连接。在设计时考虑走线的等长和阻抗。项目 后期尝试板子堆叠，互联效果还是不错的。

    其它：除此之外就是一些常用的板级资源，如按键，拨码开关，LED，阻容复位电路和几路晶振。这些常用的资源可以方便系统调试。

    总之，整板设计原则就是灵活通用。后续可以很方便的利用验证平台完成各种不同需求的项目。

    附上板子的原理图吧，删除了logo等信息，其它保留。
SpartanFPGA原理图.rar (445.7 KB)

    再来一张PCB的图片


    经过调试，板子的性能还是很不错的，由其是预留的几个Samtec高速插座，比预想的连接速度要好，归功与板子设计呢还是Spartan的强大呢？呵呵。

    公司的项目源代码肯定是不能放出来了，呵呵。补上一个小测试程序吧。Verilog写的秒表程序。非原创，在几个平台上都验证通过，结构清晰，思路明确。在Spartan6这个板子上通过子板连接四位数码管控制正常。
秒表Verilog.rar (4.01 KB)



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