一、前言

Basys开发板是xinlinx入门级的FPGA板卡，不论你是新手还是大牛，个人觉得都很有学习价值。就像51单片机一样，让多少想学习单片机和嵌入式的工程师们顺利进入了门槛。

二、硬件介绍

1.开发板靓照

2.开发板资源介绍

• Xilinx Spartan 3E-FPGA，10万或25万门
• FPGA特性18位乘法器，72位高速双端口Block RAM，以及500MHz+运算能力
• USB2.0高速接口提供FPGA配置和数据传输（相关Adept2.0软件可以免费下载）
• Xilinx Platform Flash ROM可以无限次存储FPGA配置
• 用户可配置晶振（25，50，100MHz），另附可连接第二个时钟晶振的插座
• 三个内置稳压器（1.2V，2.5V，和3.3V），允许使用3.5V-5.5V的外部电源供电
• 8个用户可编程LED指示灯，4个七段数码管显示器，4个按键开关，8个滑动开关，  1个PS/2接口和1个8位VGA显示接口
• 4个6针用户扩展接口，可以用来连接Digilent PMOD附属电路板
• 需要Adept2.0或更新版本软件来进行操作
• Basys附带一个用于供电和编程的USB下载线，所以就不需要其他供电器件或编程下载线

具体了解更多可以查看官网的介绍。

3.开发板的框架设计。如下图所示：

4.开发板资源介绍。如下图所示：

三、主芯片介绍

1.简介

Spartan®-3E现场可编程门阵列家族是为满足对成本敏感的消费电子大量应用的需要而特别设计的。家族的5位成员提供密度范围从1万到100万系统门。凭着它们突出的低成本优势，Spartan-3E FPGA很适合在广泛的消费电子产品领域中应用，包括宽带接入，家庭网络，显示器/投影仪，还有数字电视设备。Spartan-3E家族是取代掩膜编程ASIC的最佳选择。FPGA避免了高昂的初始成本，过长的开发周期，和常规ASIC固有的不灵活。同样，FPGA的可编程能力允许现场进行设计升级，不需要替换任何硬件，这是ASIC所不具备的。

2.特征

• 以用户需求为导向的非常低成本、高性能大规模逻辑解决方案。
• 更加先进的 90 纳米进程工艺。
• 支持多电压，多标准的 SelectIO™接口管脚：多达 376 个 IO 管脚或者 156 对差分信号对，LVCMOS、LVTTL、HSTL、SSTL 单端信号标准，3.3V、2.5V、1.8V、1.5V 和 1.2V 信号传输，每个 IO 的数据传输速率达到 622Mbps，真正的 LVDS，RSDS，mini-LVDS，差分 HSTL/SSTL 差分 IO，增强对双数据速率（DDR）的支持，最高可支持 333Mbps 的 DDR SDRAM。
• 丰富灵活的逻辑资源——密度高达 33192 逻辑单元，包括对可选的移位寄存器或者是分布式RAM 的支持：高效的大范围复用器，广逻辑，快速超前进位逻辑，增强的带有可选管道的 18X18 乘法器，IEEE 1149.1/1532 JTAG 编程调试接口
• 分等级的 SelectRAM™存储体结构体系：可达 648Kb 快速块状 RAM、可达 231Kb 高效分布式 RAM
• 多达 8 个数字时钟管理器（DCM）：对时钟相位差的消除（延迟锁定 DLL）、频率合成，倍频，分频、高分辨率移相、宽频带（5MHz 到 300MHz 以上）
• 8 个全局时钟加上每半个器件附加的 8 个时钟，加上偏差足够低的布线。
• 使用与工业标准PROM的接口的配置接口：低成本，节省空间的SPI串行NOR Flash PROM，X8或X8/X16并行NOR Flash PROM，带JTAG的低成本赛灵思Platform Flash

FPGA 开发板推荐：

• Zynq-7000 开发板   一款基于Xilinx可编程全系统级芯片（AP SoC）架构，它紧密集成了双核ARM Cortex-A9处理器与赛灵思7系列现场可编程门阵列（FPGA）的逻辑。
• CYCLONE IV 入门套件  一款基于FPGA设计的开发收发器的I / O提供了用于开发和原型设计的低功耗，高容量，功能丰富设计的低成本平台。
• SPARTAN 6 SP605评估套件  一款验证如何利用高速串行收发器、PCI Express®、DVI 和/或 DDR3 等特性方面的实例的评估板。

3.体系结构概述

• Spartan-3E家族的体系结构由5个基本可编程功能元件组成：
• 可配置逻辑块（CLB）：包括了用作触发器或锁存器的执行逻辑电路加存储元件结构的可变形的查找表（LUT）。CLB执行多种类的逻辑功能，也包括对数据进行存储。
• 输入输出块（IOB）：控制IO管脚和器件内部逻辑电路之间的数据流。每个IOB支持双向的数据传输和三态操作。对多种类信号标准的支持，包含了4种高性能的差分标准。DDR寄存器也包括在内。
• 块状RAM：以18Kb双口块的形式提供数据存储功能。
• 乘法器块：输入两个18b二进制数计算乘积。
• 数字时钟管理器（DCM）块：提供自校准的完全数字解决方案，用于对时钟信号进行分配，延迟，倍频，分频和移相。这些元件是按下图所示的方式组织的。有一圈 IOB 环绕着规则排列的 CLB。除了XC3S100E 只有一列外，其余的每个器件都有两列块状 RAM。每列 RAM 被关联到专用的乘法器。器件的上边框部和下边框的中间各有两个 DCM。但是 XC3S100E 上下两边各有一个 DCM，而 XC3S1200E 和 X3C1600E 在左右两边各增加两个 DCM。互连所有五种功能元件并在它们之间传输信号的发达路径网络是 Spartan-3E 家族的特点。每个功能元件都关联到一个开关矩阵，使得布线有多种连接路径。

四、开发板具体模块介绍

1.开发板供电方式。可以通过USB供电和外接电源供电。两者通过一个开关来实现。如下图所示：

2.JTAG烧录方式选择和复位按键。JTAG通过一个跳线来选择，复位通过一个LED来显示是否完成。如下图所示：

3.Basy编程电路，这个官网上可以找到。如下图所示：

4.晶振选择和LED数码管，Basys开发板是一个可以选择晶振，通过跳线帽来选择。如下图所示：

5.Basys开发板I/O电路。如下图所示：

FPGA 开发板推荐：

• Zynq-7000 开发板   一款基于Xilinx可编程全系统级芯片（AP SoC）架构，它紧密集成了双核ARM Cortex-A9处理器与赛灵思7系列现场可编程门阵列（FPGA）的逻辑。
• CYCLONE IV 入门套件  一款基于FPGA设计的开发收发器的I / O提供了用于开发和原型设计的低功耗，高容量，功能丰富设计的低成本平台。
• SPARTAN 6 SP605评估套件  一款验证如何利用高速串行收发器、PCI Express®、DVI 和/或 DDR3 等特性方面的实例的评估板。

五、驱动安装

1、通过Mini-USB连接电脑和开发板。如下图所示：

2、打开光盘进行驱动安装。如下图所示：

3、安装DASV1-9-1.msi。如下图所示：

六、开发环境搭建

1、下载Xilinx_14.7软件。如下图所示：

2、解压Xilinx_14.7软件。如下图所示：

FPGA 开发板推荐：

• Zynq-7000 开发板   一款基于Xilinx可编程全系统级芯片（AP SoC）架构，它紧密集成了双核ARM Cortex-A9处理器与赛灵思7系列现场可编程门阵列（FPGA）的逻辑。
• CYCLONE IV 入门套件  一款基于FPGA设计的开发收发器的I / O提供了用于开发和原型设计的低功耗，高容量，功能丰富设计的低成本平台。
• SPARTAN 6 SP605评估套件  一款验证如何利用高速串行收发器、PCI Express®、DVI 和/或 DDR3 等特性方面的实例的评估板。

七、开发板测试

1、打开Export。如下图所示：

2、初始化Chain。如下图所示：

3、Chain初始化之后，分配一个配置文件。如下图所示：

FPGA 开发板推荐：

• Zynq-7000 开发板   一款基于Xilinx可编程全系统级芯片（AP SoC）架构，它紧密集成了双核ARM Cortex-A9处理器与赛灵思7系列现场可编程门阵列（FPGA）的逻辑。
• CYCLONE IV 入门套件  一款基于FPGA设计的开发收发器的I / O提供了用于开发和原型设计的低功耗，高容量，功能丰富设计的低成本平台。
• SPARTAN 6 SP605评估套件  一款验证如何利用高速串行收发器、PCI Express®、DVI 和/或 DDR3 等特性方面的实例的评估板。

八、第一个程序走起

1、代码编辑完毕后，检查有无语法错误，选择Synthesize-XST下的“Check Syntax”。如下图所示：

2、查看RTL原理图。如下图所示

3、点击芯片中间查看电路，这个是FPGA真正实现的电路。如下图所示：

4、打开刚刚的工程，生成的bit文件。如下图所示

5、打开Export软件，浏览刚刚的那个bit文件。如下图所示

6、点击Program Chain即可。如下图所示

九、小结

Basys开发板相当不错，无论是在做工还是设计方面，后面好像也出了Basys2和Basys3，应该大同小异，这个开发板摒弃了很多FPGA的高不可攀的特性，使得很多初学者可以也开始玩玩FPGA。FPGA给大家的印象就是贵，而这个开发板是个大众价，有兴趣的可以向爱板网申请试用。