Red Logic（红色飓风）作为国内FPGA/DSP设计领域为数不多的能够独立完成软硬件设计并且能够提供IP核以及配套的技术支持服务的专业团队，长期致力于提供创新性的FPGA开发套件。红色飓风E45是Redlogic最新推出的基于Xilinx Spartan6系列FPGA的开发平台，特别适合教学实验和FPGA系统开发，下面来看看这款由国内自主开发的高性能FPGA开发平台。

包装非常酷，一个精致手提箱。

里面包括：

• E45核心板和底板一套
• mini USB电缆一条
• USB 下载电缆一条
• 5V，2A电源线一根
• DVD光盘一张

E45采用的FPGA主芯片是Xilinx Spartan6系列的XC6SLX45。Spartan6系列是Xilinx公司目前主推的低成本、低功耗和高性能相结合的FPGA产品，采用可靠的低功耗45nm 9层金属布线双层氧化工艺技术，最大密度能达到15万个逻辑单元。Spartan6 系列的高性价比特别适合于以消费类为导向的DSP设计以及对成本敏感的嵌入式应用，如在汽车娱乐电子，液晶显示和视频监视解析等方面。

XC6SLX45 FPGA上的逻辑单元（Logic Cell）高达43661个，主要资源：

红色飓风E45采用了很特别的设计，由带有FPGA主芯片的核心板和众多接口外设的底板扩展板构成。

E45核心板和底板间通过2个80脚以及一个60脚的高速连接器相连，底板上CPLD逻辑控制实现IO扩展，同时2路40脚扩展插座V3 RM3可以接各种视频、CMOS、触摸LCD、ADC/DAC以及自定义扩展模块，极大增加设计开发的灵活性。

来看看红色飓风E45的主要技术参数：

• 1. FPGA主芯片：xilinx spartan6 XC6SLX45
• 2. 1Gb（64Mx16bits）DDR2 SDRAM 
• 3. 64Mb（4Mx16bits）SDRAM
• 4. 256Mb（x8/x16bits）FLASH
• 5. 512K Byte 高速异步SRAM
• 6. 64Mb SPI FLASH
• 7. 2Kb I2C EEPROM
• 8. 50MHz板载时钟、外部同步时钟SMA接口
• 9. 全速（Full speed）USB2.0 Slave接口
• 10. 8色VGA接口、16x2字符LCD
• 11. USB-UART接口、4线串口插座
• 12. 标准PS/2鼠标，键盘接口
• 13. 音频输入输出、4路ADC输入
• 14. CPLD逻辑控制实现I/O扩展
• 15. 常用外设：8路LED、7段数码显示管、6位拨码开关、8位按键、蜂鸣器、红外、SD插座
• 16. 2路40脚V3 RM3扩展插座，可以实现不同领域的功能扩展
  

详细介绍

核心板

红色飓风E45核心板，印制板颜色还是Redlogic一直以来的大红。尺寸78x60，只比一般信用卡稍稍大一点。

核心板的系统框图

1.FPGA主芯片XC6SLX45 FGG484C

芯片采用了无铅工艺BGA封装，尺寸23x23mm，最大用户输入输出脚达338个。XC6SLX45 FGG484C的所有I/O分为4个区块（Blank），可以连接不同的输入电压。所有I/O中有8个管脚作为特定功能如配置FPGA，同时其中最多158个管脚可以作为差分信号。

2.FPGA配置

E45中FPGA配置为两种模式：JTAG配置和SPI FLASH配置。

JTAG配置模式：JTAG模式下载编程速度快，主要用来调试。核心板上的JTAG接口（JC1）默认不装，可以通过底板上JTAG接口（JC2）来下载程序调试。

SPI FLASH配置模式：E45采用ST M25P64V6P（如今属于Micron公司）串行NOR FLASH作为FPGA程序配置ROM。该FLASH容量一共64Mbits。E45上电时FPGA首先从SPI FLASH中加载配置程序。SPI FLASH可已通过JTAG电缆烧录程序，由于是串行接口，下载速度很慢。

3.DDR2 SDRAM存储器

E45上配置了多种存储器，而在E45核心板上只有DDR2 SDRAM存储器。同样采用了Micron公司的MT47H64M16HR-25E，容量为64Mx16Bit。其时钟为400MHz，数据读取速率支持DDR2-800，因为位宽为16为，最高性能为12.8Gbps。红色飓风提供2种DDR2 SDRAM控制IP，免费的开源版本以及高性能授权版。

4.电源管理

E45核心板5V电源供电有两种：

USB供电——通过mini USB口（JB1），此时5V电压也可以通过插座向底板供电，不过USB最大电流为500mA。

插座——当底板有5V电源供电时，与底板的互连插座JE1和JE3可以向核心板提供5V电压。

E45核心板所需电压为3.3V、1.8V、1.2V，采用两颗Linear公司的LT1963A LDO稳压器提供3.3V电压以及1.2V FPGA所用电压。同时采用Samtech公司 SC4519 步降开关稳压器提供1.8V DDR2 SDRAM电压，以及TI的LP2996M作为DDR2 SDRAM的终端稳压器。

5.高速插座

E45核心板包括2个80pin脚（JE1，JE3）以及一个60pin脚（JE6）高速连接器，支持差分和单端IO信号。JE1和JE3底部采用MALE口设计，顶部采用FEMALE口设计，支持层叠通信。JE6底部采用了MALE口设计。连接器中电源信号只有5V信号，保持核心板与底板之间的5V电源连接。连接器支持SAMTEC公司的SFC和TFC系列插座。具体的PIN脚定义请看E45用户手册。

6.时钟

E45核心板上的有源时钟，频率从50MHz。

7.USB接口

E45核心板提供一个mini-B型USB接口（JB1），用来与主机连接进行数据传输或采集。

采用了应用很广泛的Cypress CY7C68013A USB控制芯片，数据传输速率超过53MB/s，支持全速（Full-Speed）USB2.0。

CY7C68013A还外接了I2C接口的EEPROM，采用了Microchip公司的24LC02,2Kb的串行EEPROM。

8.LED和开关

E45核心板上有4个拨码开关以及由开关控制的4个用户LED。

另外还有3个系统用LED，分别指示上电（Power）、Done（FPGA配置完成）、Awake（唤醒）

9.按钮

E45核心板上有两个按钮RESET和SWP2，其中RESET是由IMP811低电平复位电压监视器差生FPGA全局复位信号，这个复位信号只对FPGA里的逻辑产生复位。

SWP2按钮触发后产生一个低电平信号，使得FPGA重新由SPI FLASH配置程序。

扩展底板

E系列扩展底板，几乎所有元件都在正面。

1.电源

E45底板上有一个通用的2.1mm 5V电源针孔插座（JP1），以及一个电源开关（SP1）。

底板上所有部件只需要3.3V供电，因此在底板电源模块只有 SC4519 步降开关稳压器提供3.3V电压。SC4519最大能提供3A电流。

2.CPLD逻辑

E45底板上使用了Altera公司的MAXII EPM575 CPLD作为逻辑控制。正是CPLD的逻辑控制选择使得E45突破了FPGA IO的限制，充分的灵活性使得在一块底板上能提供绝大多数常用外设，能充分的利用资源，对于学习FPGA技术和利用E45进行开发也是非常有利的。

CPLD的外部时钟也为50MHz（X3）

CPLD有5种控制模式，通过拨码开关（SWC1）来选择外设工作，其复用关系如下：

3.存储器

E45上包括了各种常用的存储器件（SRAM、SDRAM、FLASH、EEPROM），除了核心板上DDR2 SDRAM和串行FLASH外，其余的存储器都位于底板上。SDRAM、SRAM和FLASH都共用地址和数据线。

SDRAM：采用了Hynix HY57V641620 SDRAM，容量64Mb（4Mx16bit）。

并行FLASH：采用了Intel 28F640J3F75A（现在属于Micron）并行NOR FLASH，容量为64Mb，支持x8/x16位数据，存取速度达75ns。

SRAM：采用了ISSI公司的IS61WV25616BLL高速CMOS SRAM，容量为512KB（256x16Kb）。

EEPROM：采用了Microchip公司的串行EEPROM 24LC02，容量为2Kb，FPGA通过I2C信号与EEPROM相连。

4.串口

E45底板有mini-B USB接口（JU1），作为USB-UART。由Silicon Labs公司的USB转串行通讯控制器CP2102实现。CP2102是一款低成本高性能的USB转串口桥接单芯片，能快速实现USB设计。内置USB收发器、时钟以及EEPROM，简化设计，能实现全速USB2.0设计。

底板上还有一个4线插针（JU2）可以实现串行通讯，不过RX/TX信号是直接连入FPGA，因此使用时小心电压要在TTL电平范围内。

5.Audio

E45能实现音频信号的输入输出，采用了TI的立体声编解码器（Stereo Audio Codec）TLV320AIC32。具有多种音频输入和输出能力，可以通过I2C接口编程配置音频的输入输出。TLV320AIC32功能强大特别适合移动设备中音频处理。

底板上有3个音频接口，其中JA1作为外部音频输入，JA2作为麦克风输入，JA3作为音频输出。

6.VGA

E45底板上有通用的15孔VGA插座，可以连接液晶或者CRT显示器上。不过输出信号颜色数据线只有3跟RGB信号，只支持8色的图像显示。

7.字符LCD

E45底板上还有一个可拆下的模块就是16x2的字符LCD（1602模块）。通过单排插座与底板相连。1602模块内部ROM上固化了160个字符点阵图形。

电阻RL1和RL2的阻值对比可以调整LCD的对比度。

8.ADC

E45底板上的ADC输入接线柱（JD1）可以接4路模拟输入。

采用了ADI公司的AD7923数模转换器。AD7923是一款12位高速低功耗4路数模转换芯片，能提供200kSPS处理速率。

AD7923的参考电压被设定为2.5V，由AS1117稳压器提供，AD7923的输入电压范围可由其控制寄存器来设定。

9.基本外设

E45提供了丰富的常用外设：4位7段数码显示管、六路开关、8路按键、8路LED、蜂鸣器、红外接收头等。这些丰富外设对于实验和学习FPGA提供很大便利。

10.SD插座

E45提供了一个SD卡插槽（JM1），位于底板印制板背面，SD卡信号直接连接到FPGA

11.RM3插座

底板上有两个V3 RM3 MALE插座（2x20），分别为JE7、JE8。其中JE7的信号连接到CPLD，通过逻辑控制可以选择是否让JE7信号有效，而JE8信号直接连入到FPGA引脚。

JE7和JE8可以外接各种模块（包括视频、CMOS、ADC、触摸LCD等），在红色飓风官网可以购买到扩展模块，也可以自制各种扩展模块。RM3插座的扩展功能使得E45的应用更广泛，能在E45的基础上实现创新的设计以及验证。

JTAG下载电缆

红色飓风E45 套件中还包括了一个USB II下载电缆。Red Cable

一边为USB接口，一边为JTAG接口，支持对Xilinx的FPGA和PROM进行变成配置。JTAG口为10芯（2x5）间距2.54mm标准口。

和官方的Platform Cable USB II差不多，USB接口也是采用CY7C68013A。

DVD光盘

E45附带了一张数据光盘，包含了编译好的测试文件以及用户手册和所有引脚定义文件。最突出的是光盘里包括了将近30个实验例程以及说明文件，依据这些例程源码可以很快速的学习掌握各种FPGA应用，对于学习和开发FPGA设计非常有参考价值。

小结

红色飓风E45作为国内不多的自主设计FPGA开发平台，体现了他们在高速电路设计上的实力，E45有以下优点：

• 核心板和底板分开设计，设计更灵活，可以只更换核心板实现不同的平台，兼容性更好。
• 底板外设接口丰富，基本不需要添加额外费用能完成大部分实验，采用CPLD选择逻辑扩展了IO能力，使得E45能完成如此多种外设连接。
• 附送光盘内大量实验例子和程序源码，非常具有参考价值。使用方便，能很快的开始自己的FPGA编程设计。

不过，红色飓风E45 FPGA开发板也有些遗憾的地方，也许是为了成本考虑。

• 没有以太网口接口是个很大遗憾，以太网接口如今在硬件设计中是一个比较常用的设计了。
• 视频接口方面只有VGA接口，但是只支持8色图像。板上没有其他数字视频接口。当然可以购买扩展的功能模块。

红色飓风E45非常适合作为一个教学平台，做一些教学实验或者作为学习FPGA技术的平台都非常不错。加上USB的下载电缆总共一套价格为3500元。同时核心板上搭载了强大的XC6SLX45 FPGA，也能用来做算法验证、数据采集和嵌入式系统的开发等，如果连接扩展功能模块更能实现多领域的应用。