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.step_base_board_demo模块划分

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:

图2._adc模块电路连接

图2. adc模块电路连接

ADC模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

adc模块电路引脚分配

===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:

图3. DAC模块电路连接

DAC模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

dac模块电路引脚分配

===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:

图3. 图4. 74HC595电路连接

图5. 数码管电路连接

图6. 数码管结构

数码管模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

数码管模块引脚分配

===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。

图7. 蜂鸣器模块电路连接

蜂鸣器模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

蜂鸣器模块引脚分配

===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。

图8. 液晶屏模块电路连接

液晶屏模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

液晶屏模块引脚分配

===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。

图9.按键模块电路连接

按键模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

按键模块引脚分配

===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:

图10.LED模块电路连接

LED模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

LED模块引脚分配

===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:

图11.拨码模块电路连接

拨码模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

拨码模块引脚分配

===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:

图12.复位模块电路连接

复位模块、小脚丫与FPGA的引脚连接关系如下:

复位模块引脚分配

===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;

图13.电源模块电路连接

===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:

图14.STEP模块电路连接