自制Spartan3开发板取得成功

发表于 2012-10-25 17:33

为了更好地学习Xilinx FPGA的开发与应用，并提高动手能力，花了一个多月做了一块Spartan3的FPGA开发板，并最终调试成功。欣喜之余把自己的一些经验拿出来分享。
首先是选择合适的FPGA芯片，这里选择了Spartan3系列中的XC3S400-TQC144G封装的FPGA。之所以选择这款FPGA，是因为它的规模、性价比都比较高，足以满足日常的普通的开发应用，并且QFP144的封装可以手工焊接，而再大规模的FPGA都没法手工焊接了。
其次是阅读该芯片的器件手册，详细了解了其管脚分布、电平、典型的配置电路等，这里主要参考了Spartan-3 FPGA Family的datasheet，即赛灵思网站上的ds099.pdf。
在详细了解芯片特性之后，接下来主要进行外围电路的选型、设计，包括电平转换电路、FPGA配置电路等等，并配置了外围的接插件。这里我所选择的芯片主要有以下几种：
 FPGA选择Xilinx公司的XC3S400-TQC144G；
 PROM 选择Xilinx公司的XCF02SV0G20C；
 5V转3.3V选择NS公司的LM1086CS-3.3;
 5V转2.5V选择ST公司的LF25CDT;
 5V转1.2V选择Fairchild公司的FAN1112；
 RS232芯片选择Maxim公司的MAX3232ECAE；（因为EDK需要用到）
 晶振选择50MHz、3.3V、5*7的有源晶振；

发表于 2012-10-25 17:34

同时还配有外部的钽电容、0805的贴片电容、0805的贴片电阻、接插件、按键、发光二极管、RS232接口、电源插孔、LCD接口、拨码开关等等，未用的管脚引到插针上以方便将来的扩展使用。
然后是原理图设计，主要参考了Xilinx的Spartan3 starter kit的原理图，并根据自己的需要进行了相应的增减。使用Protel DXP 2004软件完成了原理图的绘制。
接下来是PCB的设计，使用Protel DXP 2004软件完成了印刷电路板的设计与布线。为了提高抗干扰性能，方便布线，使用了4层布线，即加入了内置的电源层与地层。
PCB完成之后，检查、确认、发给厂家制作，大概12天之后PCB回来了，然后是焊接。因为贴片焊接不够熟练，多次出现虚焊的问题，以至于不能正常连接FPGA并下载程序；先后发现晶振、LM1086CS-3.3都给虚焊了；LM1086CS-3.3的问题主要在于，一上电输出就变成0.8V了，晶振则表现为示波器探测不到时钟信号的输出。经过反复修改、检查，终于消除了这些问题。最后终于在Xilinx iMPACT 11通过了初始化，那个激动啊！
最后是下载程序、烧写PROM，并跑了几个测试程序，都没有问题。
附上Protel生产的PCB3D视图如下：

刚刚拍了照片，把照片附上如下（因为不能超过1M附件，所以使用画图截屏减小了尺寸）

发表于 2012-10-25 20:15

不比买个开发板省多少的,估计成本有1000的

发表于 2012-10-26 08:52

不一样的，做一个板子，比直接用开发板学到的东西不一样。
:)

发表于 2012-10-26 10:34

原来是这样啊。

发表于 2012-10-26 15:27

顶LZ 要是来个开源的下载器就好了。。哈哈。

发表于 2012-10-26 22:38

:lol大家都喜欢我啊

发表于 2012-10-26 22:49

恭喜恭喜

发表于 2012-10-26 22:58

恭喜恭喜

发表于 2012-10-28 23:39

大哥，板子上面没什么资源啊，哪怕是搞几条差分对也好啊，浪费了那4层板啊

发表于 2012-12-31 13:14

请问找哪里加工的PCB板?

发表于 2012-12-31 19:50

就是自己画了块FPGA，不算开发板哦。。。估计国企才肯给你这么奢侈得做电路板

发表于 2012-12-31 21:53

alexzhang001 发表于 2012-12-31 19:50
就是自己画了块FPGA，不算开发板哦。。。估计国企才肯给你这么奢侈得做电路板 ...

国企为什么这么奢侈呢？

发表于 2013-1-2 00:02

楼主考虑一下stm32和PFGA画在一起吗？

发表于 2013-1-2 18:20

呵呵不错啊这样做设计学到的东西才会是自己的呵呵顶一个学习这种diy的精神呵呵

发表于 2013-1-3 12:00

能力达到很高的水平才有这样的本事的

发表于 2013-1-24 13:56

GoldSunMonkey 发表于 2012-12-31 21:53
国企为什么这么奢侈呢？

我也不知道，反正我想瞎折腾点啥，总能找到合适的切入口，评板也偷偷给做一块出来玩哈哈

发表于 2013-1-25 10:21

gaochy1126 发表于 2013-1-2 00:02
楼主考虑一下stm32和PFGA画在一起吗？

我这边有stm32+spartan3e一起的开发板啊
FSMC总线通信的
见cyanfeel.taobao.com

发表于 2015-7-2 10:15

楼主可以加个qq么，看了您写的印象很深刻，有问题想请教下。能私信我不。。。

发表于 2016-12-28 17:17

把你文件能发给我看一下吗？我刚入门，现在要做和你一样的工作

自制Spartan3开发板取得成功

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