正式入坑FPGA，说说这些天的经历

littleshrimp

正式入坑FPGA，说说这些天的经历 [复制链接]

 

这些年一直想玩玩高速AD采集，因为没弄过FPGA很多时候都放着现成的ADC用不了变着法的通过MCU解决，比如使用MCU的现有接口控制一些低速的ADC芯片，或者使用MCU内部的ADC。

前段时间弄过Cypress的PSOC，因为是可硬件编程的还可以使用Verilog，玩了一段时间发现内部资源有限加上频率不够，太复杂太高速的ADC玩不起来。

后来又弄过STM32G474和TMS320F28379D，使用STM32G474把基本功能实现了，但是总是还差那么一点想提高一下，后来鼓捣TMS320F28379D时废了几天劲最后把板子给玩坏了。玩MCU做采集花了不少时间也走了不少弯路，现在没有FPGA这首关是过不去了，一气之下决定学FPGA。

这几年一直关注FPGA的开发板，我需要一个不太贵的一搬在1K以下、内存大一点的、有一个能和电脑高速通信的比如USB2.0 HS或者100M以太网接口USB3.0最好、可用I/O多一些的、体积小一点的、带LVDS接口的。可能是我的要求太高，一直没找到合适的，有的不是太贵就是板子太大、功能太多、有用接口太少，像有些学习板带的各用按键、数码管或者那种大板贴最小系统板的，看着就没有兴趣。

后来我买了EP4CE10E22C8N、下载器和一些相关器件准备画一个板子，选EP4CE10E22C8N是因为它看着简单，没有操作系统，网上的资源还多。某宝上写的全新的EP4CE10E22C8N收到后一看，MD，表面破头烂齿的全是划痕，店家说不影响使用，我哪敢用，关键是折腾不起。

后来无意间看到有卖EBAZ4205这个矿板的，想起以前chenzhufly发过贴子，二手货40块钱不到，资料齐全。可是当时一看有操作系统，能跑Linux就怕了。因为怕这个Linux一直没敢玩MPU这类的东西，这次没别的选择了，Linux就Linux，怼吧。

 

买了两片EBAZ4205又买了仿真器，然后开始各种补习资料，黑金和正点原子这些大神把他们整理的资料都全部开放出来了，非常适合新手学习，我看了几天发现学这个FPGA好像也不难，ARM9原来还可以不跑Linux，把它当单片机裸跑玩起来也挺容易，Verilog语言好像也挺好学的。然后这几天一直兴奋的睡不着觉，好像发现新大陆了，各种查资料各种学习。

EBAZ4205在收到后跑了一下helloworld，发现FPGA没那么难挺好入手的。后来又继续调试也发现EBAZ4205的一些问题，比如接口排序有点乱，相同的差分对不是挨着的，和ADC扩展板连接会有困难。另外就是板子上的BANK34和BANK35R VCCO是3.3V供电，没法使用LVDS_25。查看原理图发现这个板子设计巧妙的地方是VCC(3.3V)是通过FB15和FB16这2颗磁珠连接到BANK34和BANK35的VCCO的，需要LVDS时只要把磁珠取下外加一个2.5V的供电就可以。

看了一下PCB布局发现这个供电还挺好改，可以通过D22下边的接口直接供电，也可以在板子上放一个LDO把VCC(3.3V)转成2.5V，焊盘够大焊起来也比较方便。

供电没什么问题了然后我又按照需求去调一下以太网，EBAZ4205上使用的是100M的RMII PHY速度虽然不高但也够用，因为板子内存够大数据可以先放内存里慢慢传。当我把以太网配置好跑了一下例程后发现它最大只能跑10Mbps的速度，即使IP101G这颗以太网芯片已经承认它工作在100M模式下了，但通过软件收发数据的吞吐还是限制在10Mbps以下，相当于USB-FS的速度这就有点坑了，研究了几天没找到原因。

后来我又在网上找到一个蚂蚁矿机S9的控制板，旧板子的价格也和EBAZ4205差不多新版子贵了些，bitmain官方报价400大洋，相对其它开发板还是便宜不少，关键是设计紧凑这点我比较喜欢。板子上集成的是1000M以太网接口直接与PS连接 （EBAZ4205的以太网是连接到PL，需要用EMIO方式连接），为了这个高速以太网我准备再试试，于是买了一块新的蚂蚁矿机S9的控制板又买了资料准备再研究研究。

板子现在还在飞来的路上，没有板子可以先研究下资料，在研究资料的过程中又发现了新问题，这个S9控制板的BANK34、BANK35的VCCO接的都是3.3V而且全是直连，没有PCB布局图，想断开3.3V接2.5V是不可能了（即使有也几乎不可能）。

路走到这不能走死，还要继续折腾，想到能不能把3.3V电源改成2.5V，找了一圈3.3V发现它除了给XC7Z010供电，还给有源晶振、SD卡、NAND FLASH、以太网、JTAG电平转换、串口电平转换供电，晶振和接口这部分不用考虑、SD卡也可以不用，关键是NAND和以太网，查询发现NAND的供电电压最是2.7V，我想能不能把V3P3改成2.7V呢？

顺着这个思路再看LVDS_25的资料发现LVDS_25的最大VCCO电压为2.625V，但是在网上查询发现有人提到ug471里说VCCO超过2.85时LVDS输出会变成高阻，如果是2.7V呢，能不能工作？先假设它可以工作。

然后再看B50612以太网这块，有2处连接了3.3V， AVDD这部分和REGSUPPLY。

 

REGSUPPLY这部分是给内部1.2VLDO供电的，可以使用2.5V供电，而且好像还可以节省功耗。

但是AVDD这些电压只能在3.3V的5%上下浮动，想全部使用2.7V是不可能了。

不过这个电路有一个比较讲究的地方是AVDD这组供电和3.3V之间串了一颗磁珠，如果断开磁珠把V3P3降到2.7V，然后再使用其它3.3V给B50612的AVDD组供电或许可行。

现在LVDS功能只能寄望于XC7Z010在BANK34和BANK35在VCCO为2.7V时能够正常使用。不过即使XC7Z010内部的LVDS不能用，在ADC总线速度不高的情况下使用CMOS通信或者使用LVDS转CMOS应该也可行。

网上有网友提到XC7Z010的LVDS_25在3.3V供电时不能输出，可以作为输入使用（AR# 43989），但是不能使用DIFF_TERM，需要在外部设置电阻，因为很多高速ADC都提供时钟输出，所以如果这种操作可行，那么很多ADC还是可以使用这个板子做采集的。

除了LVDS_25的VCCO供电，这个板子也有一些不足的地方，比如在I/O接口处加了测试点，高速信号应该会有影响，使用时可以把测试点的线切断。

 

 

cruelfox

看到帖子标题我就猜你是买了矿机板子，一点进来果然，哈哈

littleshrimp

cruelfox 发表于 2020-4-3 18:05
看到帖子标题我就猜你是买了矿机板子，一点进来果然，哈哈

最低成本入坑试水

okhxyyo

大家一起玩起来呀呀呀～FPGA还是很好玩的。

littleshrimp

okhxyyo 发表于 2020-4-3 20:06 大家一起玩起来呀呀呀～FPGA还是很好玩的。

看来写代码不会点拼音是不行了。

led2015

粗略看完以后，觉得是篇经验，但是对入门无效，需要一定的项目实践经验

郝旭帅

您的前期嵌入式的经验太丰富了，FPGA肯定没有问题，没有这些经验的，估计就不一样了

led2015

郝旭帅 发表于 2020-4-4 08:56 您的前期嵌入式的经验太丰富了，FPGA肯定没有问题，没有这些经验的，估计就不一样了

现在网上还是有很多的入门视频可以学习，等学完以后还是可以搞点小实验做做的

郝旭帅

led2015 发表于 2020-4-4 22:34 现在网上还是有很多的入门视频可以学习，等学完以后还是可以搞点小实验做做的

嗯嗯

chenzhufly

哇哦 加油 加油！

我的矿板还准备继续折腾

littleshrimp

chenzhufly 发表于 2020-5-15 15:15 哇哦 加油 加油！ 我的矿板还准备继续折腾

使用VIVADO这东西是不是可以秒怼一个逻辑分析仪？

memoff

LVDS输出的话，其实并不一定需要改矿板的硬件VCCO供电，用TMDS的差分输出+外部上拉1.5V就能实现LVDS传输

具体可以看这个文章

http://www.zedboard.org/content/tmds33-lvds

有人已经用这种方式驱动了LVDS屏幕

https://www.element14.com/community/community/designcenter/zedboardcommunity/minized/blog/2019/03/04/driving-a-laptop-lcd-using-an-fpga

 

LVDS输入的话，只要确认摆幅和共模电压在范围内就行，可以参考这个

https://www.xilinx.com/support/answers/43989.html

 

 

littleshrimp

memoff 发表于 2020-5-19 12:22 LVDS输出的话，其实并不一定需要改矿板的硬件VCCO供电，用TMDS的差分输出+外部上拉1.5V就能实现LVDS传输 ...

非常感谢 才看到这个回复

中国商风

楼主的经验确实是蛮丰富的，技术功底也比较好

忧郁的鱿鱼

厉害

武文奇

矿板性价比超高

littleshrimp

武文奇 发表于 2021-7-12 16:20 矿板性价比超高

现在也比较贵了，估计因为缺芯，都拿去拆件了。

luospring

具体矿机板哪里买的？可以分享链接吗？

littleshrimp

luospring 发表于 2021-7-26 07:40 具体矿机板哪里买的？可以分享链接吗？

某鱼里有卖的 现在价格已经翻了好几倍

lugl4313820

差不多一年了，进步好快呀，版主大大！