一種FPGA下載器的製作方法

2023-05-14 18:57:36

本實用新型涉及一種FPGA下載器，屬於數據傳輸技術領域。

背景技術：

FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。FPGA的邏輯功能按照用戶對器件編程來確定，因此集成度很高，足以滿足設計一般的數字系統的需要，可以由設計人員自行編程而把一個數字系統集成在一片器件上，而不必去請晶片製造廠商設計和製作專用集成電路晶片，從而降低了設計研發成本，推動了數字系統的發展。

隨著FPGA技術的發展，FPGA市場已經涉及到通信、工業控制、機器人、圖像處理及消費類電子等各個領域。但是不同FPGA廠商的產品構架不同，因此FPGA下載器也無法相互替代使用。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種FPGA下載器；

本實用新型主要針對國產FPGA廠商GOWIN的各系列晶片而設計，支持JTAG、FLASH等下載模式，支持菊花鏈下載和在線邏輯分析儀。

本實用新型的技術方案為：

一種FPGA下載器，包括USB接口模塊、USB協議轉換模塊、電源電路模塊、FPGA控制模塊、電平轉換模塊、有源晶振、JTAG下載接口模塊及雙色LED指示燈；所述USB接口模塊連接主機，所述USB接口模塊、所述USB協議轉換模塊、所述FPGA控制模塊、所述電平轉換模塊、所述JTAG下載接口模塊依次連接，所述電源電路模塊分別連接所述USB接口模塊、所述USB協議轉換模塊、所述FPGA控制模塊，所述FPGA控制模塊連接所述有源晶振；所述FPGA控制模塊連接所述雙色LED指示燈的一端，所述電源電路模塊連接所述雙色LED指示燈的另一端。

根據本實用新型優選的，所述USB接口模塊為USB接口，所述USB接口為B型；所述USB協議轉換模塊為USB協議轉換晶片，所述USB協議轉換晶片的型號為FT245RL；所述電源電路模塊為電源晶片，所述電源晶片的型號為NCP1117；所述FPGA控制模塊為FPGA控制晶片，所述FPGA控制晶片的型號為GW1N-1K；所述電平轉換模塊為電平轉換晶片，所述電平轉換晶片的型號為TXB0108；所述有源晶振為25M有源晶振；所述JTAG下載接口模塊為JTAG下載接口。

根據本實用新型優選的，所述主機為PC機。

所述USB接口模塊包括USB B型連接座、ESD保護電路以及為ESD保護電路提供的5V輸入電源；所述電源電路模塊包括NCP1117晶片和匹配電阻、電容，所述電源電路模塊產生了1.2V和3.3V電壓，為USB協議轉換晶片和FPGA控制晶片供電；所述USB協議轉換模塊包括FT234RL晶片和匹配電阻、電容。所述FPGA控制模塊包括GW1N-1K晶片和匹配電阻、電容。所述電平轉換模塊包括TXB0108晶片和匹配電阻、電容。

USB接口通過GWOIN Programmer下載軟體控制接受並發送符合USB協議的邏輯代碼至USB協議轉換晶片；USB協議轉換晶片對符合USB協議的邏輯代碼進行USB協議轉換，生成並輸出8位並行數據；所述FPGA控制晶片接收USB協議轉換晶片輸出的8位並行數據，並根據JTAG協議，將時鐘信號、8位並行數據轉換成FPGA控制晶片所需的測試時鐘TCK、測試輸入信號TDI和測試模式選擇信號TMS，並將測試輸出數據TDO轉換成8位並行數據；所述電源晶片將USB 5V電壓轉換成1.2V和3.3V，為USB協議轉換晶片和FPGA控制晶片供電；所述電平轉換晶片實現數據在兩種邏輯電平之間進行高速(50Mbps)轉換，兼容1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V等多種電平；所述25M有源晶振為FPGA控制信號提供時鐘輸入；雙色LED指示燈，一端與3.3V相連，作為電源指示燈；另一端與FPGA控制晶片相連，作為收發指示燈。

本實用新型的有益效果為：

1、本實用新型能夠支持和兼容GOWIN各系列晶片，提供JTAG和FLASH下載模式，同時支持菊花鏈下載和在線邏輯分析儀。

2、本實用新型整個電路結構簡單，用GOWIN的GW1N-1K做FPGA控制晶片，在滿足多種下載模式同時，保密性能也會更強。

3、本實用新型下載接口兼容支持1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V等多種電平標準。

4、本實用新型結構簡單、電路穩定、保密性強、下載模式多和下載速度快。

附圖說明

圖1為本實用新型的功能框圖；

圖2為本實用新型的電路結構圖。

1、USB接口模塊，2、USB協議轉換模塊，3、電源電路模塊，4、FPGA控制模塊，5、電平轉換模塊，6、有源晶振，7、JTAG下載接口模塊，8、雙色LED指示燈。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和實施例對本實用新型作進一步限定，但不限於此。

實施例

一種FPGA下載器，包括USB接口模塊1、USB協議轉換模塊2、電源電路模塊3、FPGA控制模塊4、電平轉換模塊5、有源晶振6、JTAG下載接口模塊7及雙色LED指示燈8；USB接口模塊1連接PC機，USB接口模塊1、USB協議轉換模塊2、FPGA控制模塊4、電平轉換模塊5、JTAG下載接口模塊7依次連接，電源電路模塊3分別連接USB接口模塊1、USB協議轉換模塊2、FPGA控制模塊4，FPGA控制模塊4連接有源晶振6；FPGA控制模塊4連接雙色LED指示燈8的一端，電源電路模塊3連接雙色LED指示燈8的另一端。如圖2所示。

USB接口模塊1為USB接口，USB接口為B型；USB協議轉換模塊2為USB協議轉換晶片，USB協議轉換晶片的型號為FT245RL；電源電路模塊3為電源晶片，電源晶片的型號為NCP1117；FPGA控制模塊4為FPGA控制晶片，FPGA控制晶片的型號為GW1N-1K；電平轉換模塊5為電平轉換晶片，電平轉換晶片的型號為TXB0108；有源晶振6為25M有源晶振；JTAG下載接口模塊7為JTAG下載接口。

本實用新型的功能框圖如圖1所示：PC機上的GOWIN Programmer軟體通過USB接口向USB協議轉換晶片發送掃描指令，掃描指令經過USB協議轉換晶片後生成8位並行數據並發送至FPGA控制晶片，FPGA控制晶片接收到8位並行數據後，產生對應的TCK、TMS、TDI信號時序，並發送給外部FPGA開發板；同時FPGA控制晶片接收外部FPGA開發板輸出的TDO信號，通過USB接口回傳回軟體，並將外部FPGA開發板的掃描結果顯示在界面上。如果顯示掃描到了器件，就可以往外部FPGA開發板下載程序了。