安路SparkRoad开发板测评(3) 官方DEMO测试

cruelfox

安路SparkRoad开发板测评(3) 官方DEMO测试 [复制链接]

 

　　这次评测活动随TD软件提供了一些Demo例子，简单观摩一下。

 

　　前5个demo是和LED相关的，算是最入门级的吧。其中稍微复杂的就是第4个，7段数码管显示驱动的。因为除了点亮之外，还要用到译码逻辑、动态显示切换技术。来看一下例子怎么做的：

　　输入只有一个：时钟；输出是4位数码管的8个笔段端和4个公共端的驱动信号。顶层模块定义了一个计数器cnt用于0.1秒的定时；sm_bit1_num, sm_bit2_num, sm_bit3_num和sm_bit4_num分别构成10进制计数器，例如

cnt_w用于动态显示的定时，sm_bit_reg和sm_seg_num分别是动态显示驱动的锁存。具体作用可以从下面代码看出来：

　　也就是说，cnt_w寄存器的bit17,bit16决定点亮四位数码管的哪一位（共阳或共阴数码管的特点决定只能亮一位），sm_bit_reg锁存驱动输出：它只有1位是0，其余三位是1，确定要亮的数码管。sm_seg_sum 是此刻要显示的数字，但它是二进制编码的，还没有对应到笔段，还需要一个译码器，在这里：

 

　　经过综合以后，TD给出了逻辑的组成：

　　重点：包含了72个D触发器，也就是寄存器。看看代码中reg的定义，一共是25+4*4+18+4+8=71个（addr这个定义了没有用，sm_seg_reg是组合逻辑没有寄存器），还多用了一个？注意到还有一个rst_n模块，里面有4个寄存器，因此总共是75个，TD综合后少了3个，估计是优化掉了。在log里面看不到更具体的信息，是哪些优化扔掉了。

　　Gate级的资源占用报告：

　　最关键的指标是LE的占用。FPGA的容量是已LE个数为参照的。在这个简单demo中，虽然用了72个寄存器（这里看来最后优化到68个），但因为组合逻辑占用更多，一共消耗了163了LE资源，不过这对于EG4S20还不到1%的占用而已。

 

　　下面看一下 uart_loopback这个demo. 顾名思义，是实现一个UART收发逻辑，将接收到的字符转发出去。这里就不贴代码了，因为例子用了模块层次结构，不妨用TD软件的Schematic Viewer来看一下效果。

　　TD带的图形化查看工具，简单的还可以看看，并且，有的线路显示已经重叠在一起了。逻辑再稍微多一点，比如双击my_uart_rx查看，就满屏的线和符号，难以看出来什么了。

　　粗略看一下代码，大概能推断 speed_setting 这个模块(用了两个实例)是从高速时钟产生波特率参考时钟的，它还需要my_uart_rx或my_uart_tx给一个bps_start“开始”信号决定第一个位的参考时间。my_uart_rx检测到有通信，才启动接收过程，收到一字节数据后通知my_uart_tx进行一次发送。

　　测试一下它的工作情况：先看I/O分配

　　我以为会用板上的USB串口，但根据管脚查电路图，并不是。RX/TX 是连到扩展I/O排针 RP_IO27和RP_IO25的。我就单独用一个FT232的串口小板连上来测试喽，顺便接示波器查看。当然也可以改一下工程里面的引脚约束，使用SparkRoad板载的CP2102 USB虚拟串口。

 

　　连好后在PC上打开串口终端，设置9600 baud, 8-N-1格式，键入字符，的确可以看到回显。用示波器来抓一下波形：

　　此时发送接受的字符是U, ASCII是0x55，即二进制01010101. 注意到UART是LSB在前，并且要加上START位和STOP位，数据线上按顺序是0101010101. 通过测量脉冲宽度可以算出波特率。黄色线是USB串口发出的信号，青色线是FPGA回送的。示波器测量结果说明FPGA发出的波特率偏低了，大约是9200.

　　虽然通信没有错（UART有一定容忍度，况且这里没有持续发送），时钟设置是有问题的。我注意到代码中输入时钟名称是ext_clk_25m，即需要25MHz的时钟，但是SparkRoad上只有一只24MHz的有源晶振，的确这里就拿24MHz来当25MHz用了（Demo没有考虑到板子实际情况啊），换算一下正好是这样的误差。

 

　　第7个demo叫做uart_rd_ram的在uart_loopback基础上又改了一点，将收到的字符送到ram_rw_control，似乎是要写进RAM再读出来的意思。不深究了，看看别的好玩的。

 

　　第8个demo叫VGA_Demo, 是利用了SparkRoad上的VGA输出口了。从代码量上看，这仍是一个比较简单的逻辑，包含三个模块：时钟，显示数据，显示输出。RGB三个颜色分量的数据是直接给FPGA外部的芯片的，FPGA再给几个控制信号就可以了。

　　显示的数据是由x,y坐标通过算式拼出来的，可以做简单的条纹，也可以做出了看似规律不明显的图案。

 

还有个摄像头相关的demo我没配件就不测试了。SDRAM的demo以后再研究。

 

　　第12个demo叫做Game，是这里面最复杂的一个。它实现了一个简单的游戏机！

　　游戏机的核心是一个CPU（没有GPU了），也可以把它作为一个小CPU的范例来学习。

　　看起来这个游戏机CPU只有A, B, C, D四个8-bit寄存器，有ALU可以运算，但是指令集很小。Demo里面除了代码有中文注释外，没有提供任何文档。

　　游戏的内容，就是这个CPU执行的程序，是二进制代码供综合到ROM模块中去的，因此也无从知道怎么编写游戏。尽管如此，看看这个demo代码也能受点启发的。

 

　　小结：SparkRoad所附的demo和板上资源基本对应，比较简单，容易看懂，介绍也简单。作为演示可以，不够展现这个板子的强大，不丰富。话说回来，要精通FPGA也不能靠几个Demo来的是不是，要搞得多还得用的人多，比如社区项目多那样。

lugl4313820

表示，恭喜你，FPGA从来没玩过。