FPGA/SoC教学实验箱
型号：XQ7Z15-TEB
1、产品概述
? FPGA/SoC教学实验箱，由箱体、FPGA底板、FPGA核心板、实验拓展板、LCD触摸屏、FPGA下载器及相关实验配件组成；
? 基于Xilinx Zynq-7000 SoC高性能低功耗处理器，集成PL端Artix-7架构可编程逻辑单元数量为74K及PS端双核ARM Cortex-A9，主频766MHz；
? FPGA底板资源有：2位BOOTSET、POR（PS POR复位）、SRST（PS软复位）、URST1（用户复位2）、URST2（用户复位2）、Key Board、Micro SD、2x千兆网络、HDMI OUT、RTC座、JTAG、8位LED数码管、M.2（SATA/4G）、USBUART、USB HOST、5寸LCD、蜂鸣器、32位拨动开关、32位RGB LED灯、16PIN GPIO、40PIN树莓派标准IO接口；
? 拓展板支持直流电机、步进电机、面包板、标准40PIN树莓派IO（兼容树莓派模块），实验平台丰富灵活。
? 根据实际课程教学要求提供Verilog、VHDL语言的实验例程。
? 实验指导手册包括实验目的、原理、步骤及源码解析等；适用于计信、通信、测控、电子等教学。
? 核心板采用精密工业级B2B连接器，可用于科学研究、毕业设计、电子竞赛、产品开发使用；
2、产品组成
FPGA/SoC教学实验箱可根据实际课程需求提供Verilog、VHDL实验例程，实验指导手册包括实验目的、原理、步骤及源码解析等，注重实验的过程，内容详实且丰富，IO接口（兼容树莓派模块）。
FPGA实验箱正面图
3、硬件参数
FPGA主板资源框图
表1FPGA实验主板硬件参数
CPU | Xilinx Zynq SoC XC7Z015-2CLG485I：Artix-7+双核ARM Cortex-A9，ARM主频可高达766MHz，支持6.25G的高速SerDes；Logic Cell-74K、DSP Slice-160。 |
ROM | PS 端：512MByte SD NAND FLASH |
PS 端：256Mbit QSPI NOR FLASH | |
RAM | PS 端：单通道 32bit DDR 总线，1GByte DDR3 |
OSC | PS端：33.33MHz |
PL端：25MHz | |
B2B Connector | 2x 100pin 公座 B2B 连接器，2x 100pin 母座 B2B 连接器，共 400pin，间距 0.4mm，合高 4.0mm |
LED | 2x供电指示灯（底板1个，核心板1个） |
4xPS端用户指示灯（底板2个，核心板2个） | |
2x PL端用户指示灯（底板2个） | |
1x PL端DONE指示灯（核心板） | |
32x RGB LED | |
KEY | 2x复位按键，包含1个POR复位和1个软复位 |
SWITCH | 32x用户拨动开关 |
1x电源拨动开关 | |
键盘 | 1x小键盘11按键 |
HDMI | 1x HDMI OUT |
数码管 | 2x四位八段LED数码管 |
RTC | 1x CR1220 |
蜂鸣器 | 1x蜂鸣器 |
Ethernet | PL端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自适应 |
PS端：1xRGMIIRJ45接口，10/100M/1000M自适应 | |
SD | 1x Micro SD接口 |
USB | 1x USB 2.0 HOST接口 |
UART | 1x UART，USB Type-C转串口 |
JTAG | 1x 14pinJTAG接口，间距2.0mm |
BOOT SET | 1x 2bit启动方式选择拨码开关 |
LCD | 1x RGB LCD接口 |
M.2 | 1x M.2接口，可接NVMe硬盘、4/5G模块 |
GPIO | 1x树莓派40Pin标准接口（可接树莓派模块） |
POWER | 1x5V@2A直流输入，USB Type-C电源接口 |
表2实验拓展板参数
电机接口 | 2x直流电机1个、步进电机1个 |
Camera接口 | 1x 24pin CMOS FFC，pin间距0.5mm |
面包板 | 1x插孔200个 |
LED | 6xLED |
表3 FPGA下载器特性
10pin/14pin JTAG接口 | 支持 |
编程速率 | 750KHz到24MHz可选 |
VREF电平范围 | 1.5V~5.0V |
支持Xinlinx器件 | 支持FPGA、SoC、CPLD、PROM等 |
支持软件 | ISE、iMPACT、ChipScope、Vivado等软件 |
IO电压 | 自动检测和适应I/O电压，支持5V(TTL)、3.3V(LVCMOS)、2.5V、1.8V和1.5V接口电平器件 |
软件参数
表4
VIVADO版本号 | Vivado2018.3 |
4、教学资源
（1） 提供芯片数据手册、底板原理图；
（2） 提供Verilog和VHDL实验例程。
（3） 提供完整的实验代码，以及适合教学的《教学实验指导手册》，教学实验主要包括：
? FPGA实验环境搭建与Vivado开发基础
? 组合逻辑实验
? 时序逻辑实验
? FPGA基础外设实验
? 综合实验
5、机械尺寸
表5
名称 | 长 | 宽 | 高 |
实验箱箱体 | 490mm | 350mm | 170mm |
FPGA底板 | 300mm | 200mm | / |
FPGA核心板 | 60mm | 40mm | 1.6mm |
实验拓展板 | 300mm | 80mm | / |
6、产品清单
表6
名称 | 数量 |
箱体 | 1个 |
FPGA底板 | 1块 |
FPGA核心板 | 1块 |
实验拓展板 | 1块 |
FPGA下载器 | 1个 |
5寸LCD电容触摸屏 | 1个 |
电源适配器 | 1个 |
USB to TYPE C线（1.5米） | 1根 |
HDMI线（1.5米） | 1根 |
网线（六类千兆）（1.5米） | 1根 |
SD卡读卡器 | 1个 |
SD卡 | 1个 |
实验箱资料（U盘） | 1套 |
杜邦线（母对母、公对母） | 各5根 |
40-40pin软排线 | 1根 |
撬棒 | 1个 |
7、实验例程
表7
FPGA实验环境搭建与Vivado开发基础 | FPGA实验环境搭建 |
Vivado开发基础 | |
触发器设计实验 | 同步RS触发器的设计实验 |
同步T触发器的设计实验 | |
同步D触发器的设计实验 | |
同步JK触发器的设计实验 | |
组合逻辑实验 | 多数表决器实验（源码） |
多数表决器实验（IP核） | |
四位二进制加法器实验 | |
一位8421 BCD码加法器实验 | |
时序逻辑实验 | 时钟同步状态机的设计实验 |
同步计数器74x163的实现实验 | |
移位寄存器的实现和应用实验 | |
FPGA外设实验 | LED流水灯实验 |
数码管显示实验 | |
LCD触摸屏显示实验 | |
HDMI显示实验 | |
UART回环实验 | |
键盘实验 | |
存储器读写实验 | |
RTC时钟实验 | |
蜂鸣器发声实验 | |
网络通讯实验 | |
USB通讯实验 | |
综合实验 | 电子秒表综合设计实验 |
应用XADC实现多路电压采集及显示实验 | |
DAC呼吸灯实验 | |
简易多通道示波器实验 | |
脉冲发生器实验 | |
十字交通灯实验 |
8、适用专业
微电子
通信工程
电子自动化
电子信息工程
测控技术与仪器
集成电路设计与集成系统
9、支撑课程
EDA技术
EDA技术与FPGA应用设计
数字电路与FPGA设计
Verilog HDL与FPGA数字系统设计
FPGA技术及应用
FPGA原理及应用
FPGA设计基础
FPGA设计与验证
FPGA系统与验证
基于FPGA集成电路设计
SoC FPGA 嵌入式设计和开发
CPLD/FPGA设计与应用
CPLD/FPGA与ASIC设计
硬件描述语言与FPGA设计技术
10、技术服务
协助底板设计和测试，减少硬件设计失误；
协助解决按照用户手册操作出现的异常问题；
协助产品故障判定；
协助正确编译与运行所提供的源代码；
协助进行产品二次开发；
11 增值服务
板定制设计
核心板定制设计
嵌入式软件开发
项目合作开发
技术培训
