SY-A3PSK -V1.0 Low power Single chip, single voltage Nonvolatile, Reprogrammable Live at Power-up Live at Power up Maximum design security Firm-error immune Clock management Advanced I/O standards User nonvolatile Flash Rom Secure ISP Secure ISP High performance
ACTEL FPGA? 몇년전까지만해도 Actel사의 FPGA는 OTP타입의제품을공급하는업체로알려져있었습니다. One Chip Solution, 안정성, 보안성, 낮은소비전력등이특징인 Antifuse 방식의 FPGA는나름대로매력이있었으나, 개발시간, 개발환경에대해불리한점이많이있었던것이사실입니다. 이에 Actel 사는 Flash 기반의 FPGA 를내놓게되었으며기존의 One Chip Solution, 안정성, 보안성, 낮은소비전력등의장점을그대로이어오고있습니다. 또한, ARM7, Cortex-M1 등을무료로사용할수있게되었으며 Fusion 과같은 Device 에서 는 ADC, Flash Memory, RC Oscillator, Embedded Memory 등 SoC 를구현할수있는환 경을충분히제공하고있습니다. 디자인툴인 Libero IDE 는 Synplify, ModelSim 등을포함하고있으며, 사용자등록만하면 누구든지다운로드해서사용할수있습니다. SY-A3PSK 과 Libero IDE(Gold, 무료 ) 를이용하여 Actel 사의 FPGA 를직접 Design, Program 을해볼수있으며 VHDL 및 Verilog 등 FPGA 설계에필요한모든과정을연습해볼수있 습니다. 별도의프로그래머는필요없습니다. 참고로, SY-A3PSK 는 FPGA 및 VHDL, Verilog 에대한공부를시작하는초보자들에게추 천합니다.
< 목차 > 1. PCB SIZE (145.9mm X 85.4mm) 2. 구성도 3. 각부설명 3.1 전원부 3.2 CPU 부 33 3.3 Ext-JTAG 3.4 FPGA 3.5 FPGA User I/O 3.5.1User LED 3.5.2 Push SW 3.5.3 User Oscillator 354Expansion 3.5.4 I/O 4. Actel FPGA 설계툴 4.1 Libero IDE 다운로드및설치방법 4.2 Direct-C Programmer (FLASHPRO-SY) 5. 회로도
1. PCB SIZE : (14.5mm X 8.4mm)
2. 구성도 (Block Diagram) 5V DC 3.3V 1.5V Regulator User LED(4) RS-232 CPU (FPGA 프로그램전용 ) FPGA A3P125 Tact SW(2) User Oscillator A B EXT-JTAG Expansion I/O FPGA 를프로그램하기위한부분 (A<, 프로그램전용 ). 이부분은 FPGA 를프로그램 (configuration) 하기위한기능으로서그이외의기능으로사용할수없습니다. (CPU,SDRAM,UART PORT, Status LED(Active,pass,fail) 포함 ) 소프트웨어운용시보드에부착된 FPGA 를프로그램하거나외부커넥터를이용하여별도의보드에장착된 Flash based Actel FPGA 를프로그램할수있도록선택할수있습니다. 이를위해서본키트에서는 External ISP 를위한 2X10 핀커넥터를구성해놓았습니다. FPGA 실습을위해구성된부분 (B). - FPGA : A3PN125-ZVQG100 - Tact SW : FPGA의 2번핀 (SW1), 3번핀 (SW2) 과연결. - LED : (D1(79), D2(78), D3(77), D4(76)) - OSC : U2(SMD, 40Mhz) - Expansion Connector : 2x14(2개 ), 2x13(1개 ) External ISP - 외부에장착된 Actel FPGA 프로그램용 Connector
3. 각 부 설명 3.1 전원 부 보드에 DC 5V를 입력합니다. 일반적인 아답터를 사용하시면 됩니다. 보드 내에서는 3.3V, 1.5V 레귤레이터를 통해서 FPGA 및 CPU 등의 입력 전원으로 사용됩니다. 전원 입력 상태를 표시하는 LED 가 구성되어 있습니다. 3.2 CPU 부 PC로부터 프로그램 파일을 받아서 FPGA의 Configuration을 하는 역할을 담당합니다. 여기서 주의할 점은 Libero의 Designer의 프로그램 파일의 형식이 *.dat 이어야 합니다. 좀더 자세한 내용은 소프트웨어 매뉴얼을 참조하시기 바랍니다. *.dat 3.3 Ext-JTAG PC Software인 FLASHPRO-SY에서 설정을 통해 외부의 Actel FPGA에 프로그램을 하기위한 Connector 입니다.
3.4 FPGA 본키트의메인보드는 Actel 사의 PROASIC3 제품군중 A3PN125-ZVQG100 device 를사용하였습니다. Actel 사의 FPGA 는 Flash 기반의 device 입니다. Flash 제품의특징은저전력, 원칩, 다시프로그램가능한비휘발성 FPGA 입니다. 타사의 FPGA 와는다르게 Configuration time 이필요하지않으며 Configuration ROM 이없어서 PCB 설계시간편하게사용하실수있습니다. 3.5 FPGA User I/O 3.5.1 Output Led 사용자가자유롭게사용할수있는 LED 입니다. FPGA(76, 77, 78, 78) 에연결이되어있습니다. LED Name FPGA Pin D1 79 D2 78 D3 77 D4 76 3.5.2 tact SW 두개의 Tact S/W를사용하실수있으며, Sw1, Sw2 이있습니다. SW Name FPGA Pin FPGA SW1 2 FPGA SW2 3 3.5.3 User Oscillator 40Mhz 의 Osc 를사용하였으며, PLL 을이용하여주파수체배및분배가가능합니다.
3.8 Expansion Connector 사용자가자유롭게사용가능한확장커넥터입니다.3.3V, GND 를제외한 70 개의 I/O 를사용하실수있습니다. Expansion I/O U7_PIN FPGA_PIN U8_PIN FPGA_PIN U9_PIN FPGA_PIN 1 3.3v 1 3.3v 1 3.3v U7 2 3.3v 2 3.3v 2 3.3v 3 GND 3 GND 3 GND 4 GND 4 GND 4 GND 5 4 5 32 5 72 6 5 6 33 6 73 7 6 7 34 7 74 8 7 8 35 8 75 U8 9 8 9 36 9 80 10 10 10 40 10 81 11 11 11 41 11 82 12 12 12 42 12 83 13 14 13 43 13 84 14 15 14 44 14 85 15 16 15 45 15 86 16 19 16 46 16 90 17 20 17 57 17 91 18 21 18 58 18 92 19 22 19 59 19 93 20 23 20 60 20 94 U9 21 24 21 61 21 95 22 25 22 62 22 96 23 26 23 63 23 97 24 27 24 64 24 98 25 28 25 65 25 99 26 29 26 69 26 100 27 30 27 70 28 31 28 71
4. Actel FPGA 설계툴 Actel 에서제공하는 Libero IDE 이며 Tool 은 HDL Editor 를이용한 Vhdl, Verilog 코딩을통한설계와 ViewDraw 를통한 schematic 설계가가능합니다. 하성툴로는 Synplify 를사용하실수있으며, Modelsim 을이용한시뮬레이션을하실수있습니다. 4.1 Libero IDE 다운로드및설치방법 <S/W Download > http://www.actel.com/download/software/libero/ 접속 1. Libero IDE Software Download & 설치 ( 현재툴버전 v8.6) 2. Service Pack Download & 설치 ( 현재 SP 버전 SP1) < License 신청 > https://www.actel.com/portal/default.aspx?r=1 접속 1. New User 등록및 Customer 정보입력 2. Requst Free License 선택 3. Libero Gold Node Locked for Windows 선택 4. C: Driver 의 volume ID 입력 (dos 창에서 c: vol enter 후확인가능 ) 5. Operating System check 6. Email 로 license 전달됨또는얼마후직접 Actel 홈페이지 Downloads/Licensing에서다운로드 < License 설치 > Email로받은 license.dat 를 c:\flexlm\ 에 copy 내컴퓨터속성 -> 고급 -> 환경변수 -> 사용자변수 / 시스템변수중선택 변수 : LM_LICENSE_FILE 값 : c:\flexlm\license.dat ( 절대경로 ) 설계툴에대한자세한설명은 café 참조바랍니다. (http://cafe.naver.com/actelfpga)
4.2 Direct-C Programmer (FLASHPRO-SY) 키트의 FPGA 를프로그램하기위해서는키트의 FPGA 를프로그램하기위해서는 FLASHPRO-SY 를필요로합니다. FLASHPRO-SY 이지원하는프로그램파일포멧은 *.Dat 파일로써, Libero IDE 의 Designer 에서설정하실수있습니다. FLASHPRO-SY 의자세한설명매뉴얼을참조하시기바랍니다.
5. 회로도