小脚丫STEP-Baseboard 实验平台硬件说明
为了使学员快速的使用STEP Base Board Demo开发平台进行学习开发,了解STEP Base Board Demo开发平台的各种功能。
====模块划分====
根据STEP Base Board Demo开发平台的功能,我们将整板划分为11个模块,如图1所示。
图1.stepbaseboard_demo模块划分
====模块说明====
===ADC模块===
ADC模块的功能时实现模拟信号转换数字信号,主要包含P1(测试点)、Radj1(10K的可调电位器)和U3(8位串行模数转换器ADC081S)。
在不外接其他信号的情况下,旋转电位计,ADC081S的输入电压在0到3.3V之间变化,通过模数转换实现ADC的采样,原理图连接如图2所示:
ADC模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===DAC模块===
DAC模块的功能时实现数字信号转换为模拟信号,主要包含P2(测试点)和U4(8位串行数模转换器AD5601)。
FPGA通过AD5601实现数模转换,最终输出在0到3.3V之间的电压信号,原理图连接如图3所示:
DAC模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===数码管模块===
为了节约FPGA的管脚资源,这里我们采用74HC595实现串行并行转换,最终实现使用3个管脚控制14个管脚的四位八段数码管显示,数码管显示模块主要包含两个74HC595(U5和U6)和DLED1(八段共阴极数码管)。
数码管模块电路原理图连接和八段共阴极数码管的结构分别如图4、图5,、图6所示:
数码管模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===蜂鸣器模块===
蜂鸣器模块采用三极管驱动无源蜂鸣器,可以产生不同的音调,主要包含Q1(NPN型三极管)和LS1(无源蜂鸣器),具体电路连接如图7所示。
蜂鸣器模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===液晶屏模块===
液晶屏模块使用的液晶屏为1.8寸、65K彩色、分辨率128*160、驱动芯片ST7735,串口(支持SPI),电路连接如图8所示。
液晶屏模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===按键模块===
按键模块共包含5个独立的按键,当按键按下然后松开时,对应连接的FPGA管脚接收到的信号由高电平→低电平→高电平的变化。硬件电路连接如图9所示。
按键模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===LED模块===
LED模块主要包含8个LED灯,当FPGA管脚输出低电平时,对应的LED灯点亮,电路连接关系如图10所示:
LED模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===拨码模块===
拨码模块主要包含5个拨码开关,一端接3.3V(上端),一端接GND(下端),通过电阻连接至FPGA开发板,电路连接关系如图11所示:
拨码模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===复位模块===
复位模块包含一个独立的按键K6和一个测试点P3(接地端子,方便测试),这里的K6按键本身不具有硬件或软件复位的功能,我们在FPGA设计开发时的复位引脚可以分配给K6,方便管理。电路连接如图12所示:
复位模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:
===电源模块===
电源模块主要作用是将5V的直流电源转换为3.3V,为开发平台提供电源,同时我们还可以通过另外一种方式供电,USB线连接至小脚丫核心板的MicoUSB,图13所示;
===STEP模块插座===
STEP模块是我们的小脚丫核心板模块,板载资源包含两个按键、两个LED灯、两个三色LED灯等,详见小脚丫核心板的说明资料。小脚丫核心板与开发平台各模块端口的电路连接如图14所示: