FPGA/SoC教學實驗箱
型號：XQ7Z15-TEB
1、產品概述
? FPGA/SoC教學實驗箱，由箱體、FPGA底板、FPGA核心板、實驗拓展板、LCD觸摸屏、FPGA下載器及相關實驗配件組成；
? 基于Xilinx Zynq-7000 SoC高性能低功耗處理器，集成PL端Artix-7架構可編程邏輯單元數量為74K及PS端雙核ARM Cortex-A9，主頻766MHz；
? FPGA底板資源有：2位BOOTSET、POR（PS POR復位）、SRST（PS軟復位）、URST1（用戶復位2）、URST2（用戶復位2）、Key Board、Micro SD、2x千兆網絡、HDMI OUT、RTC座、JTAG、8位LED數碼管、M.2（SATA/4G）、USBUART、USB HOST、5寸LCD、蜂鳴器、32位撥動開關、32位RGB LED燈、16PIN GPIO、40PIN樹莓派標準IO接口；
? 拓展板支持直流電機、步進電機、面包板、標準40PIN樹莓派IO（兼容樹莓派模塊），實驗平臺豐富靈活。
? 根據實際課程教學要求提供Verilog、VHDL語言的實驗例程。
? 實驗指導手冊包括實驗目的、原理、步驟及源碼解析等；適用于計信、通信、測控、電子等教學。
? 核心板采用精密工業級B2B連接器，可用于科學研究、畢業設計、電子競賽、產品開發使用；
2、產品組成
FPGA/SoC教學實驗箱可根據實際課程需求提供Verilog、VHDL實驗例程，實驗指導手冊包括實驗目的、原理、步驟及源碼解析等，注重實驗的過程，內容詳實且豐富，IO接口（兼容樹莓派模塊）。
FPGA實驗箱正面圖
3、硬件參數
FPGA主板資源框圖
表1FPGA實驗主板硬件參數
CPU | Xilinx Zynq SoC XC7Z015-2CLG485I：Artix-7+雙核ARM Cortex-A9，ARM主頻可高達766MHz，支持6.25G的高速SerDes；Logic Cell-74K、DSP Slice-160。 |
ROM | PS 端：512MByte SD NAND FLASH |
PS 端：256Mbit QSPI NOR FLASH | |
RAM | PS 端：單通道 32bit DDR 總線，1GByte DDR3 |
OSC | PS端：33.33MHz |
PL端：25MHz | |
B2B Connector | 2x 100pin 公座 B2B 連接器，2x 100pin 母座 B2B 連接器，共 400pin，間距 0.4mm，合高 4.0mm |
LED | 2x供電指示燈（底板1個，核心板1個） |
4xPS端用戶指示燈（底板2個，核心板2個） | |
2x PL端用戶指示燈（底板2個） | |
1x PL端DONE指示燈（核心板） | |
32x RGB LED | |
KEY | 2x復位按鍵，包含1個POR復位和1個軟復位 |
SWITCH | 32x用戶撥動開關 |
1x電源撥動開關 | |
鍵盤 | 1x小鍵盤11按鍵 |
HDMI | 1x HDMI OUT |
數碼管 | 2x四位八段LED數碼管 |
RTC | 1x CR1220 |
蜂鳴器 | 1x蜂鳴器 |
Ethernet | PL端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自適應 |
PS端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自適應 | |
SD | 1x Micro SD接口 |
USB | 1x USB 2.0 HOST接口 |
UART | 1x UART，USB Type-C轉串口 |
JTAG | 1x 14pinJTAG接口，間距2.0mm |
BOOT SET | 1x 2bit啟動方式選擇撥碼開關 |
LCD | 1x RGB LCD接口 |
M.2 | 1x M.2接口，可接NVMe硬盤、4/5G模塊 |
GPIO | 1x樹莓派40Pin標準接口（可接樹莓派模塊） |
POWER | 1x5V@2A直流輸入，USB Type-C電源接口 |
表2實驗拓展板參數
電機接口 | 2x直流電機1個、步進電機1個 |
Camera接口 | 1x 24pin CMOS FFC，pin間距0.5mm |
面包板 | 1x插孔200個 |
LED | 6xLED |
表3 FPGA下載器特性
10pin/14pin JTAG接口 | 支持 |
編程速率 | 750KHz到24MHz可選 |
VREF電平范圍 | 1.5V~5.0V |
支持Xinlinx器件 | 支持FPGA、SoC、CPLD、PROM等 |
支持軟件 | ISE、iMPACT、ChipScope、Vivado等軟件 |
IO電壓 | 自動檢測和適應I/O電壓，支持5V(TTL)、3.3V(LVCMOS)、2.5V、1.8V和1.5V接口電平器件 |
軟件參數
表4
VIVADO版本號 | Vivado2018.3 |
4、教學資源
（1） 提供芯片數據手冊、底板原理圖；
（2） 提供Verilog和VHDL實驗例程。
（3） 提供完整的實驗代碼，以及適合教學的《教學實驗指導手冊》，教學實驗主要包括：
? FPGA實驗環境搭建與Vivado開發基礎
? 組合邏輯實驗
? 時序邏輯實驗
? FPGA基礎外設實驗
? 綜合實驗
5、機械尺寸
表5
名稱 | 長 | 寬 | 高 |
實驗箱箱體 | 490mm | 350mm | 170mm |
FPGA底板 | 300mm | 200mm | / |
FPGA核心板 | 60mm | 40mm | 1.6mm |
實驗拓展板 | 300mm | 80mm | / |
6、產品清單
表6
名稱 | 數量 |
箱體 | 1個 |
FPGA底板 | 1塊 |
FPGA核心板 | 1塊 |
實驗拓展板 | 1塊 |
FPGA下載器 | 1個 |
5寸LCD電容觸摸屏 | 1個 |
電源適配器 | 1個 |
USB to TYPE C線（1.5米） | 1根 |
HDMI線（1.5米） | 1根 |
網線（六類千兆）（1.5米） | 1根 |
SD卡讀卡器 | 1個 |
SD卡 | 1個 |
實驗箱資料（U盤） | 1套 |
杜邦線（母對母、公對母） | 各5根 |
40-40pin軟排線 | 1根 |
撬棒 | 1個 |
7、實驗例程
表7
FPGA實驗環境搭建與Vivado開發基礎 | FPGA實驗環境搭建 |
Vivado開發基礎 | |
觸發器設計實驗 | 同步RS觸發器的設計實驗 |
同步T觸發器的設計實驗 | |
同步D觸發器的設計實驗 | |
同步JK觸發器的設計實驗 | |
組合邏輯實驗 | 多數表決器實驗（源碼） |
多數表決器實驗（IP核） | |
四位二進制加法器實驗 | |
一位8421 BCD碼加法器實驗 | |
時序邏輯實驗 | 時鐘同步狀態機的設計實驗 |
同步計數器74x163的實現實驗 | |
移位寄存器的實現和應用實驗 | |
FPGA外設實驗 | LED流水燈實驗 |
數碼管顯示實驗 | |
LCD觸摸屏顯示實驗 | |
HDMI顯示實驗 | |
UART回環實驗 | |
鍵盤實驗 | |
存儲器讀寫實驗 | |
RTC時鐘實驗 | |
蜂鳴器發聲實驗 | |
網絡通訊實驗 | |
USB通訊實驗 | |
綜合實驗 | 電子秒表綜合設計實驗 |
應用XADC實現多路電壓采集及顯示實驗 | |
DAC呼吸燈實驗 | |
簡易多通道示波器實驗 | |
脈沖發生器實驗 | |
十字交通燈實驗 |
8、適用專業
微電子
通信工程
電子自動化
電子信息工程
測控技術與儀器
集成電路設計與集成系統
9、支撐課程
EDA技術
EDA技術與FPGA應用設計
數字電路與FPGA設計
Verilog HDL與FPGA數字系統設計
FPGA技術及應用
FPGA原理及應用
FPGA設計基礎
FPGA設計與驗證
FPGA系統與驗證
基于FPGA集成電路設計
SoC FPGA 嵌入式設計和開發
CPLD/FPGA設計與應用
CPLD/FPGA與ASIC設計
硬件描述語言與FPGA設計技術
10、技術服務
協助底板設計和測試，減少硬件設計失誤；
協助解決按照用戶手冊操作出現的異常問題；
協助產品故障判定；
協助正確編譯與運行所提供的源代碼；
協助進行產品二次開發；
11 增值服務
板定制設計
核心板定制設計
嵌入式軟件開發
項目合作開發
技術培訓
