逻辑派FPGA-G1开发板接口详解USB、下载、存储与显示功能全解析大家好我是逻辑派FPGA-G1开发板的老用户了。最近看到不少刚拿到这块板子的朋友对着上面密密麻麻的接口有点懵不知道哪个是干什么的用的时候要注意什么。今天我就结合自己的使用经验把板子上所有重要的接口从USB、下载口到存储和显示接口给大家掰开揉碎了讲清楚。看完这篇你就能对这块板子的硬件能力了如指掌后续做项目选接口、连外设心里就有谱了。1. 电源与USB接口安全第一咱们先从最常用但也最容易出问题的USB接口说起。1.1 USB接口功能与限制板子上有一个标准的USB接口它支持的是USB 1.1协议。可能你会觉得1.1有点老但对于嵌入式开发中常见的串口通信、调试信息打印、或者连接一些低速外设比如USB声卡、复合设备来说12Mbps的速率是完全够用的。它最大的好处是能扩展出两个独立的USB转串口方便你同时调试多个设备。注意这是最重要的安全警告务必仔细看这个USB接口除了传输数据还会给开发板供电5V。问题来了板子的下载器接口、HDMI接口的供电脚以及旁边的扩展排针上的5V引脚在电路板上是直接连在一起的。这意味着什么如果你一边用USB线给板子供电一边又在排针上外接了一个5V电源这两个电源就“并联”了。如果两个电源的电压哪怕有微小的差异比如一个5.0V一个5.1V电压高的那个就会向电压低的那个“倒灌”电流很容易烧坏供电电压较低的那个电源设备。所以铁律只有一条使用排针扩展时只允许从排针上输出5V电压给其他模块供电绝对禁止从外部向排针输入5V电压老老实实用USB口或者下载器口其中一种方式供电最安全。2. 程序下载接口FPGA与ARM的双模切换逻辑派G1板子的一大特色是集成了FPGA和ARMGD32单片机两颗核心芯片所以它有两套下载调试系统但使用时需要“二选一”。2.1 专为逻辑派优化的FPGA下载器板载的下载器是武汉理工大学和嘉立创EDA联合定制的针对这块板子的硬件做了优化稳定性和兼容性都很好。用它你可以下载程序把设计好的逻辑代码烧录到FPGA里运行。程序固化把程序烧进板载的Flash芯片这样断电再上电FPGA也能自动加载程序不用每次都重新下载。在线仿真实时观察FPGA内部信号的变化调试逻辑功能。串口功能它同时也是一个USB转串口可以用来打印调试信息。2.2 ARM程序下载接口旁边的另一个接口就是专门用来给板载的GD32 ARM单片机下载程序的。你可以用Keil5这类ARM开发工具通过这个接口进行程序下载、在线调试单步、断点等以及串口通信。2.3 核心使用原则模式切换FPGA和ARM的下载调试功能不能同时使用这是由硬件电路设计决定的。那怎么切换呢靠板子上的一个按键。当你需要下载或调试ARM程序时按一下这个键切换到ARM模式。当你需要操作FPGA时再按一下切回FPGA模式。刚开始用很容易忘记切换导致下载失败或者识别不到设备如果你遇到这种情况先检查一下模式对不对。2.4 ARM升级模式解除保护这里还有一个特殊的“ARM升级模式”其实主要目的是解除GD32芯片的读写保护。有时候你可能会发现程序下载不进去提示芯片被保护就需要用这个方法。操作很简单找到板子上的BOOT0和RESET两个按键。先按住BOOT0键不放。然后再按一下RESET键相当于给芯片复位。保持BOOT0按住的状态上电或者执行复位操作后芯片就会进入一种特殊状态这时就可以用下载工具解除保护了。简单理解就是让芯片在启动的瞬间检测到BOOT0是高电平从而进入系统存储器启动模式这个模式通常用于更新固件或解除保护。更详细的故障解决方法可以参考官方常见问题页面。3. 存储资源三种存储器各司其职板子上给了三种不同的存储器用途不一样别搞混了。存储器类型芯片型号容量主要用途连接对象QSPI FlashW25Q6464Mbit (8MB)存储FPGA的配置文件实现程序固化FPGADDR3 SDRAMMT41J128M16JT-125-K2Gbit (256MB)作为运行内存存储临时数据适合做视频帧缓冲等大容量缓存FPGA (连接至BANK4,5,6)TF卡槽-取决于TF卡外部大容量存储存放文件、图片、音频等数据ARM (通过SPI驱动)我来解释一下Flash相当于电脑的硬盘断电后数据不丢失。FPGA的程序烧录进去后每次开机都能自动加载。这块Winbond的W25Q64用QSPI接口速度比普通SPI快。DDR3相当于电脑的内存条速度快但断电数据就没了。FPGA做图像处理、跑软核处理器系统时非常需要这样一块大容量、高速的RAM。它的供电是1.5V。TF卡是给ARM核心准备的扩展存储。你可以通过SPI总线去读写它比如做一个数据采集器把采集到的数据存到TF卡里。注意它是接在ARM那边的FPGA不能直接控制。4. 显示接口从简单屏到高清输出显示部分给了你两种选择适合不同场景。4.1 TFT液晶屏接口SPI接口板子上有一个专用的液晶屏插座。官方建议使用他们商城里的特定型号编号C5329584这是一块2.8寸、分辨率240x320的SPI串口屏。RGB色彩显示效果不错。这个屏主要是给ARM核心用的你可以用GD32单片机驱动它做一些简单的用户界面UI、显示传感器数据或者菜单。SPI接口驱动起来相对简单占用IO口少。4.2 micro HDMI接口旁边还有一个micro HDMI接口。是的这块小小的开发板可以直接输出高清视频信号到你的显示器或电视上。因为用的是micro口所以板子做得比较紧凑。这个功能就非常强大了通常是交给FPGA来驱动的。你可以用FPGA实现一个视频信号发生器、或者处理图像后直接通过HDMI输出玩一些高清视频相关的项目会非常方便。5. 扩展排针连接外部世界的桥梁最后看看板子四周的扩展排针。这是你连接自己设计的传感器模块、执行机构或者其他电路的主要通道。所有排针总共引出了大量IO口FPGA部分占了大头有65个I/O可供你自由配置和使用功能非常灵活。ARM部分引出了6个I/O可以用来做基本的控制或通信。这些排针将FPGA和ARM的引脚都引出来了你在设计扩展板或者飞线连接时一定要先查清楚原理图确认你用的引脚对应的是哪个芯片以及当前的工作模式避免冲突。好了关于逻辑派FPGA-G1开发板的主要接口就介绍到这里。总结一下关键点供电安全要牢记下载模式需切换存储资源分清楚显示接口看需求。硬件是基础把这些搞明白了下一步写代码、做项目才会顺畅。如果遇到问题多看看原理图和官方文档动手试试就都清楚了。