安路SparkRoad开发板测评(1) 开发板硬件概览

cruelfox

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SparkRoad开发板硬件概览

 

　　收到安路SparkRoad这块FPGA开发板的时候，其外观的精致程度还让我眼前一亮。除了司空见惯的绿色PCB之外，上下还分别加了一块半透明的亚克力板(其实是透明，表面处理过)，用尼龙紧固件锁紧在一起，四角的圆角处理顺滑。PCB上的排针、排母，以及按钮和开关的位置都在亚克力板上开槽对应。这样可以给板子很好的保护，在包里放心随便放，又防止扎手，防止短路……好处多多。

 

　　取下上层的亚克力板可以看到PCB全貌了。中间是主角——Anlogic EG4S20BG256这片国产FPGA. 因为是BGA封装，个人DIY来玩成本很高，所以买个核心板或者不贵的开发板（集成的东西不要太多）综合看来是最合适的选择。

　　SparkRoad这块板子除了FPGA最小环境之外，附加的东西不多，也不算少。在这个精巧的尺寸（面积还没有主流的手机大）上，尽可能地放了许多可能用得到的器件，恰到好处。

　　(1) 作为一块开发板，上手能做FPGA实验的，LED和开关、按钮是必须有的。SparkRoad上紧凑地布局了16个拨动开关，紧挨它们的是16只贴片LED. 其实我就很喜欢这一点：可以用开关实现16-bit数据输入了。见过一些FPGA开发板，要么波动开关数量少，要么体积太大。不足的地方是用的波动开关太紧了，拨起来不方便。此外还有5个轻触按钮，排列成方向键盘那样，只不过由于紧凑，盖上亚克力之后不太好按。除了跟开关组合排列的16只LED，另外还有一只RGB LED和一只4位共阳数码管。这样的配置可以做很多入门级的FPGA实验了，用作调试的输入输出也方便。不然，从排针自己引线接开关、LED也很费事。

　　(2) 其它的接口，有一组双列的排针和一组Arduino形式的排母，还有一个FPC座（可以连接摄像头），一个TF卡座，都属于FPGA的直接I/O扩展。我没有去数一共引出来多少，还有富余的口多少，感觉作为开发板的定位上，这么多也够用了，要考虑板子尺寸。

　　(3) 特别的输出设备是VGA口，板子上有一块GM7123接口芯片。虽然VGA显示器接口已经是古老的了，现在的PC显示器大多数还支持。如今，放一个TFT屏的接口可能更实用，但问题是TFT的接口也无花八门的。可能是为了支持老的FPGA产生VGA信号的实验吧，所以SparkRoad如此安排。

　　(4) 还有一个UART接口，通过CP2102芯片转成USB串口，接到Micro-USB座以连接PC. 板子背面还预留了一个 ESP32-S模块的焊接位置，支持FPGA与之通过UART通信。

　　(5) 还连了一片SPI flash, 给用户自由使用。做微处理器软核应用的时候，可以存放处理器的程序。

　　以上这些外围扩展都很实用，没有增加太多额外的成本和面积。

 

 

　　然后就是FPGA最小系统的部分了。

　　与常规的FPGA开发板保留JTAG座的设计不同，SparkRoad是板载JTAG调试器。有意思的是，调试器是用GD32F150国产MCU来实现的。集成调试器对一般用户就友好了很多，一条USB Type-C数据线既供电又调试，带个板子有电脑就能学习开发了。

　　因为是USB直供电，系统的电源输入只有一个5V，而且板子没有给其它选项。我觉得5V也可能从排针排母那里供给的话，电路上做一下切换比较安全，以免几个电源同时接上来了。从电路图上看排针排母那里的5V只能是提供电源给其它扩展用，不建议作为电源输入。

　　EG4S20 FPGA的供电有多组，通过DC-DC电路从5V电源变换来，可以简化成两个电压：

　　核心电压VCCINT是1.2V的，辅助电压VCCAUX和I/O bank的电压都用了3.3V, 还有一个3.3V给片上模拟部分的ADC使用。相较于我用得最多的altera Cyclone III/IV系列FPGA需要3组电压来说，安路的这款FPGA电源要简单一些。考虑到它还有QFN88的版本（虽然没有我喜欢的LQFP），少一组电压对布线就友好多了。

　　作为最小系统，还有必要的一些设置通过引脚进行，各家的FPGA都有类似引脚。安路这个也简单。如果是没有接触过FPGA的朋友，读读手册就容易知道这些必要的外围元件起什么作用。

　　FPGA的固件——配置用户逻辑的码流（不能称它为程序，编写的并不是程序）存放在一片SPI flash中，是通用的存储器件（与Xilinx FPGA一样）。SparkRoad上有两片这样的flash, 前面提到过那个是用户自己设计用与否，而存配置的是要通过JTAG控制FPGA来烧写的，因为安路FPGA内部没有flash保存用户编写的东西。

　　从FPGA最小系统这部分看来，EG4S20与Xilinx的FPGA相似，与Altera的FPGA差别大一些。不过用熟了都大同小异罢了。

 

　　小结一下，SparkRoad板子搭载安路(Anlogic) EG4S20BG256 FPGA，具有丰富且合理的外围扩展，制作精良，在我看来完全可以满足FPGA入门开发者和大部分玩家的需要。

Jacktang

从楼主拍的SparkRoad这块FPGA开发板的外观看，做的确实比较精致

SparkRoad板子搭载安路EG4S20BG256 FPGA，有丰富合理外围扩展总结的到位