Anvyl FPGA开发板评测（一） |电子通-应用新知，新电子的助推者电子通

Anvyl FPGA开发板是由Digilent公司最新推出的又一款的基于Xilinx Spartan6 FPGA的学习平台。Spartan6系列FPGA是目前Xilinx公司所推出的主流的针对成本敏感性应用产品系列，由于其低成本以及相对不小的逻辑资源，因此也非常适合作为FPGA学习的入门器件。目前市场上也有非常多的基于Spartan6 FPGA的开发板，比如之前爱板网曾经介绍过的Nexys3开发板和Atlys开发板都是由Digilent公司设计的基于Spartan6 FPGA数字开发平台。

Digilent公司是一家在FPGA、微处理技术领域具备顶尖设计、制造水平的公司，这次推出的Anvyl FPGA开发板与之前的产品不同，可以说是完全为高校教学实验所设计的一款FPGA学习平台。Anvyl FPGA开发板提供了丰富的外设接口包含了几乎所有能想到的外设功能，而且Digilent还提供相应的FPGA相关教学课程，并且在不断完善。作为同一家公司设计的FPGA开发板卡，同样都是基于Spartan6系列的FPGA器件，Anvyl FPGA开发板借鉴了很多Nexys3和Atlys的设计。如果仔细对比会发现他们之间很多外设功能模块设计相似，有的甚至器件都一样。

Anvyl
Nexys3
Atlys

FPGA
XC6SLX45-CSG484
XC6SLX16-CSG324
XC6SLX45 CSG324

USB编程口
有
有
有

SPI FLASH
16MB
16MB
16MB

DDR2 SDRAM
128MB
无
128MB

SRAM
2MB
16MB(PCM)
无

Ethernet
10/100
10/100
10/100/1000

HDMI
1路输出
无
2路输入、2路输出

VGA
12位色
8位色
无

LCD
4.3“彩色电阻触摸
无
无

OLED
128x32
无
无

Audio
I2S CODEC
无
AC97 CODEC

时钟晶振
100MHz
100MHz
100MHz

USB串口
与USB编程口共用
有
有

USB HID
2路
1路
1路

LED
14
8
8

开关
16
8
8

按键
4
5
6

7段数码管
6个
4个
无

4x4键盘
有
无
无

面包板
有
无
无

Pmod接口
7个
4个
1个

VHDC接口
无
1个
1个

Anvyl FPGA甚至还取了一个中文名字“启智燧石”，让我们来看看这款最新的FPGA数字开发平台到底是什么样的。

Anvyl FPGA开发板的目标是作为学校教学实验所用的平台，所以尺寸很大，并没有考虑到便携性，开发板的设计不像Nexys3那样紧凑。

PCB采用了红色，由于板子的尺寸很大27.5cm x 21cm，PCB的布局和走线相对宽松。Anvyl FPGA开发板的最大特点是外设接口非常丰富，甚至还配置了面包板，作为教学平台可以试验大部分硬件设计中常用的功能模块。

Anvyl的一些主要参数：

FPGA芯片：XC6SLX45-CSG484-3 (Spartan6-LX45)
128MB DDR2 SDRAM
2MB SRAM
16MB QSPI FLASH
10/100 Ethernet
标准HDMI输出接口
12位VGA接口，分辨率800x600
LCD：480x272 全彩色液晶电阻触摸屏
OLED：分辨率128x32 蓝色显示
I2S CODEC音频接口
100MHz时钟晶振
USB1：micro USB接口，JTAG编程和UART共用
USB2、USB3：两路A型 USB主设备接口，可接HID设备和U盘
LED：14个LED，其中8个红色LED，2组“红黄绿”LED
开关：8个滑动开关，8个拨码开关（2组x4）
按键：4个按键
7段数码管：6个
4x4 小键盘
面包板：10路FPGA信号
扩展接口：7路Pmod接口；一组2x20扩展接口（信号与4组Pmod共用）

Anvyl FPGA开发板硬件的详细细节

硬件部分

1. 主芯片XC6SLX45 CSG484

Anvyl FPGA开发板上的主芯片XC6SLX45-3 CSG484，采用了Chip Scale封装（CSP），尺寸为19mm X 19mm，与Atlys FPGA开发板上所用XC6SLX45 CSG324的逻辑资源相同，只是封装尺寸不一样，最大用户I/O也由218个增加到320个。因为Anvyl上配置了大量外设，所以芯片的I/O所需较多。FPGA芯片速度等级为“3C”，这是Spartan-6 LX系列器件的最高等级，DDR2控制器速度达到800Mb/s。

2. FPGA配置

FPGA芯片的配置是非常重要的一个部分，程序调试和下载都需要靠FPGA的配置设置。在Anvyl上有3种配置方式：

USB JTAG接口：USB转JTAG口。通过USB线从PC机下载程序到FPGA，直接下载程序一般格式为.bit或者.svf文件。当然也可以烧录程序到FLASH ROM。
JTAG插座：板上还有一个6针的JTAG插座，如果有Xilinx的编程工具Platform Cable USB II可以用来编程下载程序。
SPI FLASH：FPGA也可以从SPI接口FLASH ROM中下载程序。烧录到FLASH ROM中的程序格式一般为.bit、.bin或者.mcs文件。

Anvyl上有一个USB桥接芯片FTDI FT2232HQ，是最新USB转UART/FIFO芯片支持USB2.0高速传输。FT2232H可在各种工业标准的串行或并行接口(例如UART或FIFO)下配置，同时提供两种可配置的接口，每个接口均可配置为UART、 JTAG、SPI、I2C或带独立波特率发生器的位响应模式串口。

Anvyl上的编程接口和UART串口就是通过一个Micro USB接口传输，同时提供了一个6针的JTAG口（J10），可连接Xilinx的编程线缆。

3. 电源

Anvyl电源输入通过标准的2.1mm孔径插座，外接附送的5V 4A电源适配器。考虑到Anvyl作为一个有很多外设接口的实验平台，所以电源供电比较宽松。

开发板上的主要工作电压包括3.3V、1.8V、1.2V：

3.3V：提供了FPGA I/O以及开发板上大部份功能器件即外设的电压供电。
1.8V：提供了DDR2 SRAM存储器的工作电压。
1.2V：提供了FPGA Core以及Ethernet PHY core工作电压。

采用了ADI公司的双路/两相DC-DC同步降压控制器ADP1850ACPZ-R7，ADP1850有非常宽的电压输入范围（通常3.3V-12V），最大能承受20V输入电压。配置成两路输出提供3.3V和1.2V电压。ADP1850采用了紧凑的32引脚LFCSP封装（5 mm × 5 mm）。

同时采用了ADI公司的DC-DC降压控制器ADP2370ACPZ，提供1.8V电压，最大电流800mA。ADP2370非常小的8引脚LFCSP封装（3mm x 3mm）。

3. SPI FPASH

Anvyl上的FPGA配置ROM采用了Qurd（4线）SPI FPASH，相比单线SPI接口速度更快。FLASH ROM采用了Micron公司的串行NOR FLASH N25Q128A13E，容量为128Mbit。一般FPGA配置文件不超过12Mbit，FLASH的其他空间还可以用来作数据存储。

4. DDR2 SDRAM

Anvyl上的DDR2 SDRAM采用了Micron公司的MT47H64M16HR-25E（或者兼容器件），容量为64Mx16Bit。其时钟为400MHz，数据读取速率支持DDR2-800，因为位宽为16为，最高性能为12.8Gbps。这里可以看到板上安装的是MIRA的 DDR2。

5. SRAM

板上的SRAM由两片Renesas的R1LV0816ASB-5SI组成，容量2MB（1Mx16Bit）。

6. 10/100 Ethernet

开发板上的以太网 PHY收发器采用了SMSC公司的LAN8720A，体积小且功耗低，是LAN8710A的简化版本，仅支持RMII接口。

RJ-45接口使用的是HALO公司的连接器HJF11-2450E。

7. HDMI

HDMI接口采用了标准A型接口，HDMI的输出使用均衡缓冲。

8. VGA

Anvyl的视频输出还配置了VGA接口，输出的VGA信号包括12位RGB信号，能产生4096色视频图像

9. LCD

板子上很醒目带有一个4.3”的LCD，采用了常用的群创AT043TN24 V7带触摸TFT液晶显示屏。AT043TN24 V7是一个全彩色的LCD屏，分辨率为480x272，带电阻式触摸面板。

AT043TN24 V7显示屏还包含了背光源，因此在Anvyl上需要为LCD提供背光源的电源，采用了天珏科技的升压DC-DC转化器FP6745S9GTR作为LED驱动。

触摸屏的控制芯片采用了ADI公司的触摸屏转换器AD7873ARUZ。AD7873是一款12位逐次逼近型ADC，具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关，可用于触摸压力测量。

10. OLED

Anvyl上还配备了一个显示接口，采用了SPI接口OLED UG-2832HSWEG04，分辨率为128x32。

11. Audio

开发板上的Audio CODEC芯片采用了ADI公司的SSM2603CPZ，是一款低功耗高质量立体声音频编解码器。SSM2603配有一组立体声可编程增益放大器(PGA)线路输入和一个单声道麦克风输入，适合便携式数字音频应用。它具有两个24位模数转换器(ADC)通道和两个24位数模转换器(DAC)通道。采用了紧凑的28引脚LFCSP封装（5 mm × 5 mm）。

12. 100MHz 时钟晶振

Anvyl上有一个100M CMOS晶体振荡器作为FPGA时钟输入，FPGA的时钟输入一定要分配在全局时钟引脚。

13. USB

除了作为FPGA编程的USB口之外，Anvyl上安装了两个USB A型主机接口作为HID（鼠标、键盘）或者U盘接口。两个USB电路完全一样，使用Microchip公司的单片机芯片PIC24FJ192，使它完成作为USB HID HOST的功能。

14. 7段数码管

Anvyl上一共有3个双字的7段数码管组成了6位7段数码管显示，采用了共阴极数码管LTD-4708JR。

15. 小键盘

4x4 小键盘，一共包含16个键，利用8位I/O信号识别16个按键。

16. 基本GPIO

Anvyl上也包含了一些常用的GPIO外设例如按键、开关和指示LED。总共有8个拨码开关以及由开关控制的8个红色LED；2组”红黄绿“共6个LED；4路按键；2组x4共8路滑动开关。

17. 扩展接口Pmod

Anvyl提供了丰富Pmod接口，一共有7个Pmod连接器。都是2x6直角100mil插座。每个插座包括2个电源信号，2个低信号和8个I/O信号。Pmod连接器主要连接一些低速的和引脚不多的外部模块。Digilent提供各种各样的Pmod外围模块，设计者可以根据需要灵活的选用，大大提高了扩展性能。在Avnyl Pro增强版套餐中配备了5种Pmod模块。

另外板上有一个2X20的40脚扩展接口，它的信号与其中4个Pmod的信号共用，可以作为备用的扩展连接用。

18. 面包板

针对教学实验Anvyl上甚至安装了面包板，提供了BB1-BB10共10路FPGA的I/O信号以满足额外的实验需求。

小结

Anvyl FPGA开发板是最新的由Digilent推出的基于Xilinx Spartan6 系列数字开发平台。Digilent公司推出过多款FPGA开发板包括Nexys3和Atlys同样是基于Spartan6器件的开发板。Anvyl FPGA开发板借鉴了Nexys3和Atlys的优秀成熟的设计，同时设计了大量的功能外设，特别针对了学校教学实验的FPGA学习平台的需求。Anvyl FPGA数字开发平台已经入选了Xilinx中国的大学计划项目，后续将会推出更多针对Anvyl的教学课程，会成为一个非常理想的FPGA教学和学习平台。

目前Anvyl FPGA开发板只面向教育研究机构，通过申请学术价格购买。Anvyl包括基本版以及配有固定底座和Pmod模块的增强Pro版可以购买。

参考链接

Anvyl FPGA开发板评测（二）
Anvyl FPGA开发板
Xilinx Spartan6系列FPGA
德致伦科技中文社区
Xilinx开源硬件社区
购买链接

原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！