Nexys3学习手记3：硬件外设走马观花

时间：02-11 来源：网络整理点击：

拿到一块新的电路板，通常我们会很迫不及待先跑个测试Demo看看效果，但请相信这是"菜鸟"的特征。咱们已经不再年轻了，也没有必要再"鲁莽"的折腾板子了。回归理性，那么我建议大家不妨先看看原理图，再对照电路板实物，把整个电路简单的消化一下，并且弄清楚板载跳线、电源插座等的具体用法和注意事项，免得上演"高压冒烟"的惨剧。
Nexys3的原理图可从Digilent公司的官方网站获得（下载地址：）。对于原理图，通常需要大家有一定的硬件功力才能够轻松看个大概。当然了，一般开发板会配套较详细的电路说明（本开发板说明可参考），建议大家不妨先看看，然后再来消化原理图。
Nexys3_rm.pdf（即reference manual）中示意了Nexys3电路板的整体硬件架构，如图1所示。围绕主芯片Spartan-6的XC6SLX16器件，有着较丰富的板载外设，如Cellular RAM、并行的PCM非易失存储器、SPI接口PCM非易失存储器、10/100以太网物理层接口、8位VGA接口、USB HID主机、USB-UART桥芯片和一些基本的IO外设（指示灯、按键、开关等），此外还有FPGA的USB下载配置电路、100MHz工作时钟以及其他扩展接口插座。

图1 Nexys3整体电路框图

Nexys3的原理图一共10页，我们逐个解读。

Page1里的J1是一个高速的VHDCI插座接口，如图2所示。由原理图的示意和信号命名不难推断出这里从FPGA直接引出的信号应该都是高速串行差分对。此外，我们需要注意到JP4可以用于短接J1引进的电源VUEXP和板载电源VU5V0，换句话说，若使用J1引入的5V电源供电，可以短接JP4。

图2 高速VHDCI接口

Page1的另一部分电路如图3所示，这里引出了4组8bit信号的Pmod插座，每个数据信号都通过200欧姆的匹配电阻，并且有接地的保护二极管。对于一般的扩展，这4组数据线以及相应的电源和地基本是绰绰有余了。

图3 四组Pmod接口

Page2里，基本是一些简单的常用接口电路。图4是4路独立的按键电路，按键未按下时等效于FPGA的IO脚接20K电阻下拉到地；按键按下时则等效于上拉10K到电压VCCB0。图5是8路独立的拨码开关电路，FPGA的IO脚通过10K电阻接GND或电压VCC3V3。图6是4位段式数码管电路，公共端为共阳极，通过IO脚连接三极管控制开关。图7是8位色彩的VGA接口电路，IO脚输出电压通过电阻分压得到最多256种色彩组合。图8是共地的8位指示灯电路。

图4 按键电路

图5 拨码开关电路

图6 数码管电路

图7 VGA接口

图8 指示灯电路

Page3里主要是高速USB微控制器芯片CY7C68013A的电路，该芯片在原理图中分为5个Part。其中图9为CY7C68013A与FPGA之间的接口信号；图10包括了晶振输入、各个控制信号以及USB端口的信号；图11则是电源以及部分去耦电容的电路。图12是5PIN的Mini-B型USB接口插座连接电路。图13是一片与CY7C68013A连接的EEPROM芯片的电路，该存储器件可作为CY7C68013A片内的8051单片机的ROM。