FPGA芯片最小系统电路设计攻略 —电路图天天读（103）

FPGA芯片最小系统电路设计攻略 —电路图天天读（103）

　　FPGA是英文Field Programmable Gate Array 的缩写，即现场可编程门阵列。FPGA利用它的现场可编程特性，将原来的电路板级产品集成为芯片级产品，缩小体积，缩短系统研制周期，方便系统升级，具有容量大、逻辑功能强，提高系统的稳定性的同时兼有高速、高可靠性。可以在数字系统设计中完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能。要研究的是Altera 公司推出的一款FLEX10K 系列芯片，通过学习该芯片的工作原理和使用特性，设计一个基于FLEX10K 芯片的最小系统，通过对该最小系统的设计让大家能够更好的了解FPGA，并对其产生浓厚的兴趣，为更多想要了解学习FPGA 的人们做个很好的开头。

　　复位和晶振电路原理图设计

　　一个芯片，尤其是可编程芯片，通常在上电的瞬间需要一个短暂的时间进行内部参数的初始化，这个时候芯片无法立即进入工作状态。通常称上电初始化这些工作为复位，完成这个功能的电路称之为复位电路。本FPGA 芯片使用的是低电平复位，支持上电复位和手动复位，RESET 按下之后产生低电平。

　　图4-2 复位电路原理图设计

　　晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分成有源晶振和无源晶振两个大类，无源晶振需要芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路（电感、电容、电阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。本FPGA 芯片采用50MHZ 的有源贴片晶振作为芯片工作的时钟输入（图4-3）。

　　图4-3 晶振电路原理图设计

　　蜂鸣器电路原理图设计

　　电路很简单，需要说明的是开发板上使用的是高品质的蜂鸣器，需要脉冲控制其发声。电路图中的晶体管当作开关来使用，当I/O 提供的驱动能力不够的时候，晶体管能增强驱动能力。低电平有效（图4-4）。

　　图4-4 蜂鸣器电路原理图设计