FPGADEV RCII-CY1C6 User Guide
Red Cyclone 开发板 RCII-CY1C6/12 用户手册 -1-
Red Cyclone
开发板 RCII-CY1C6/12
用户手册 Ver 2.2
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Red Cyclone 开发板 RCII-CY1C6/12 用户手册 -2-
修订历史
版本 修订人 修订日期 修订内容
0.1
0.5
0.9
1.1
2.1
2.1
2.2
红色飓风 2004 年 10 月 15 日 初始版本
红色飓风 2004 年 10 月 17 日 建立基本框架，补充部分细节
红色飓风 2004 年 11 月 02 日 基本完善
红色飓风 2004 年 11 月 20 日 修订部分管脚
红色飓风 2005 年 03 月 17 日 重新改版，增加了 VGA，LCD,PS2 和 USB
红色飓风 2005 年 12 月 01 日 修改用户手册
红色飓风 2008 年 11 月 修改用户手册
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目录
RED CYCLONE........................................................................................................................................................... 1
主开发板（RCM）................................................................................................................. 错误！未定义书签。
用户手册 VER 2.2...............................................................................................................................................1
修订历史.................................................................................................................................................................2
内容介绍：本手册包括以下章节 ......................................................................................................................... 5
CHAPTER 1 主要器件及特性 ..................................................................................................................................6
主要元器件介绍................................................................................................................................................. 6
支持的功能扩展板............................................................................................................................................. 8
开发板示意图..................................................................................................................................................... 8
CHAPTER 2 开关、按键与数码管.........................................................................................................................9
拨码开关.............................................................................................................................................................9
按键开关.............................................................................................................................................................9
LEDS ................................................................................................................................................................. 10
CHAPTER 3 VGA 接口...........................................................................................................................................12
CRT显示器的工作原理：.................................................................................................................................13
VGA信号的时序关系：..................................................................................................................................... 14
CHAPTER 4 PS/2 鼠标键盘接口.........................................................................................................................16
键盘...................................................................................................................................................................17
鼠标...................................................................................................................................................................19
CHAPTER 5 RS-232 串口.....................................................................................................................................20
串行通信标准................................................................................................................................................... 21
接收机设计....................................................................................................................................................... 23
发送机设计....................................................................................................................................................... 23
CHAPTER 6 字符型液晶显示器...........................................................................................................................24
介绍...................................................................................................................................................................24
FPGA控制原理................................................................................................................................................... 26
CHAPTER 7 USB接口及芯片.................................................................................................................................28
CHAPTER 8 用户自定义串行接口...................................................................................................................30
CHAPTER 9 高速异步SRAM...................................................................................................................................31
CHAPTER 10 高速同步SDRAM...............................................................................................................................33
CHAPTER 11 大容量，快速FLASH........................................................................................................................35
CHAPTER 12 扩展板接口.....................................................................................................................................37
扩展地址总线................................................................................................................................................... 37
扩展数据总线................................................................................................................................................... 38
扩展用户IO.......................................................................................................................................................39
说明...................................................................................................................................................................40
CHAPTER 13 JTAG 下载与调试接口...................................................................................................................41
JTAG接口........................................................................................................................................................... 41
AS接口...............................................................................................................................................................41
CHAPTER 14 电源分配.........................................................................................................................................42
CHAPTER 15 复位电路 ....................................................................................................................................44
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说明...................................................................................................................................................................44
CHAPTER 16 时钟源.............................................................................................................................................45
EP1C6 和EP1C12 的区别 .......................................................................................................................................47
附录A：原理图..................................................................................................................................................... 47
附录 B, 主要元件的相关材料...........................................................................................................................47
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内容介绍：本手册包括以下章节
• Chapter 1, “主要器件及特性”
• Chapter 2, “开关、按键与数码管”
• Chapter 3, “VGA 接口”
• Chapter 4, “PS/2 鼠标/键盘接口”
• Chapter 5, “RS-232 串口”
• Chapter 6，“字符型液晶显示器接口”
• Chapter 7，“USB2.0 接口与芯片”
Chapter 8，“用户自定义串行接口”
• Chapter 9，“高速异步SRAM”
• Chapter 10，“高速同步SDRAM”
• Chapter 11，“大容量快速FLASH”
• Chapter 12，“扩展板接口”
• Chapter 13, “JTAG 下载与调试接口”
• Chapter 14, “电源分配”
• Chapter 15, “复位电路”
• Chapter 16， “时钟源”
•“EP1C6 和EP1C12 的区别”
• 附录 A, “电路板原理图”
• 附录 B, “主要元件的相关材料”
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Chapter 1 主要器件及特性
本手册中描述了 Red Cyclone 系列开发板的设计原理和使用方法，作为开发板的配
套材料。
这套开发板主要是面向 FPGA 的初、中级者，或者对 FPGA 开发感兴趣的爱好者。
所以，设计本着简单实用，扩展性好的原则，特别适合个人用户。也可以作为产品开发
的原型验证板或者 IC 前端设计验证板。我们也希望大家在这套板上开发出有创意的产
品。
同时，这套开发板也提供了一个 SOPC（System On Programming Chip）平台，
可以实现嵌入式的软 CPU，如 NIOSII ，Open RISC 等，为嵌入式电子产品设计提供
了又一种选择。
主要元器件介绍
●30 万门（或 15 万门）Altera Cyclone 系列 FPGA
采用 PQFP240 表贴封装（EP1C12Q240C8 或者 EP1C6Q240C8）。
芯片特性 EP1C6Q240C8 EP1C12Q240C8
LEs 5,980 12,060
M4K RAM BLOCK(128×36BIT) 20 52
TOTAL RAM BITs 92,160 239,616
PLLs 2 2
Maximum User I/Os pins 185 173
注：EP1C6Q240C8 的 12 个用户 IO 在 EP1C12Q240C8 中被作为电源和地管脚。
●支持 EPCS4 和 EPCS1
其中 EPCS1 可以配置 EP1C6,EPCS4 可以配置 EP1C12。
●512K Byte 高速，异步 SRAM
一片 256K×16Bit 的 SRAM，独立的字节使能信号
●4MB（128M bit） 高速 SDARM
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一片 4M×32Bit SDRAM ，最高 166MHz 读写速度；
●4MB（32M bit） 快速 FLASH
一片 4M×8Bit 或者 12M×16Bit Flash 读写速度为 90ns；
灵活的页面方式，可以用来存储 FPGA 配置文件或者操作系统镜像文件；
●9 针 RS－232 串口
实现与计算机的数据通讯；
辅助调试，结果输出；
●8 色的 VGA 接口
直接 VGA 显示器对接，实现 8 种演示的显示；
用于验证 VGA 时序；
●PS/2 鼠标，键盘接口
标准的鼠标、键盘接口，支持 3.3V 和 5V 设备，可以用来验证 PS/2 的接口协议，
实现一个 IO 设备扩展；
●USB2.0 高速数据接口
采用了应用广泛，性能稳定的 Cypress 公司 CY68013 芯片实现了 USB 接口的扩展，
能够与计算机之间实现高速的数据传递；
●用户自定义串行接口
直接扩展 FPGA 的 IO 到 USB 接口，用于评估 FPGA 上实现 USB PHY 的性能或用
户自定义的串行标准；
●功能扩展接口
通过相应的扩展板，可以实现 Video，Audio 和 Wireless 等应用。用户也可以开发
自己定义的接口板。
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支持的功能扩展板
●音视频接口板（RCE-AV）
包括一个 Video Decoder（SAA7113），Video Encoder（SAA7123），音频的 Codec
TL320AIC23 来完成音视频的输入和输出。
●网络接口扩展板（RCE-NET）
通过扩展总线实现一个 10M/100M 的 PHY/MAC，实现以太网络通信实验；也可以
单独评估 MAC 的性能。
开发板示意图
图
1-1
开发板元件示意图
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Chapter 2 开关、按键与数码管
用于辅助调试，直观显示运行结果。由于芯片管脚和电路板面积限制，每种器件数
目都不多，主要是起到示例作用。如果需要更多的单元，请参考基础试验板的用户手册。
拨码开关
开发板上有 2 位拨码开关, 如图 3-1.
图 3.1 拨码开关原理图
开关位于开发板的左下部。 拨码开关名称为 SW1-SW2. 上面的是 SW2，下面的是 SW1。
如表 3-1 所示连接到 FPGA 相应有户自定义管脚.
Table 3-1: 拨码开关管脚映射
Switch
FPGA PIN Pin 13 Pin 14
当拨码当开关拨到 ON（开）时，SW 信号为低电平. 4.7KΩ 用来做上拉。
SW1（下） SW2（上）
按键开关
开发板包括 2 位按键开关，位于拨码开关右侧，左边位 PD1，右边为 PD2 如图 3-2
所示.开关保持不用时保持高电平，当按下再抬起产生一个下降沿或上升沿,管脚映射图
见 表 3-2 所示.
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图 3-2:按键开关电路原理图
表 3-2:按键开关管脚映射图
Push Button PD1（左） PD2（右）
FPGA Pin 15 16
LEDs
开发板包括4个LED数码管 在拨码开关的上侧。电路原理图见 图 3-3. LED 从左
到右依次为 LEDG0—LEDG3. 表 3-3 为 LEDs 的管脚映射
图 3-3: LEDs 电路原理图
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表 3-3: LEDs 管脚映射
器件 信号名称 FPGA 对应管脚号
D0
D1 LEDG1 Pin 8
D2 LEDG2 Pin 11
D3
LEDG0（左）
LEDG3（右）
Pin 7
Pin 12
需要输入高电平才能点亮 LED。
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Chapter 3 VGA 接口
开发板包括 VGA 显示功能与接口，电路原理图见 图 4-1 所示。可以用普通的 VGA
电缆连接到电脑的液晶或电子管显示器上
图 4-1: VGA 电路原理图与接口定义
控制信号有: Red (R), Green (G), Blue (B), Horizontal Sync (水平扫描 HS), and
Vertical Sync (垂直扫描 VS), 表 4-1 为 VGA 信号连接 FPGA 的管脚映射图
表 4-1: VGA 信号连接 FPGA 的管脚映射图
Signal FPGA Pin
Red (R) 160
Green (G) 159
Blue (B) 158
Horizontal Sync (HS) 156
Vertical Sync (VS) 141
每一个色线都有 3 位的色彩 分别为 红, 绿,蓝。串接 270 的电阻使色彩信号线阻抗
匹配，可以正常的显示出预想的颜色。HS and VS 信号是 TTL 电平.R, G, B 信号不同
的组合可以显示出 8 种颜色，如表 4-2 所示.
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表 4-2:
3-Bit Display Color Codes
CRT显示器的工作原理：
在显示器内部，电流流过线圈产生磁场，控制电子束流过显示器表面，水平方向是
从左向右流，垂直方向是从上向下流。如下图 4-2，水平方向为例所示，只有当电子沿
正方向流的时候（即从左向右，从上向下）显示器工作，而当电子返回显示器的左面或
上面的时候显示器不工作。虽然 LCD 显示器与 CRT 显示器的工作原理不一样，但是时
序图是一样的。
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图 4-2: 水平
扫描信号时序
VGA信号的时序关系：
显示器要正常工作就要求有 VGA 端口输出的控制信号满足一定的时序关系。例如
使用的显示器采用 800*600 分辨率，其时序如下：
图 4-3: 800X600 水平扫描与垂直扫描信号时序
水平方向
显示图象
Horizontal Sync
B C D E
--------------------A------------------------
A B C D E
Pix 1056 128 85 806 37
Time/(us) 26.4 3.2 2.2 20.0 1
Fh= 37.88kHz
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垂直方向
显示图象
Vertical Sync
P Q R S
----------------------O----------------------
O P Q R S
Lin 628 21 4 604 -1
Time/(ms) 16.579 0.026 0.607 15.84 0.106
Fv= 60.32Hz
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