Xilinx BASYS3
тел. +7(499)347-04-82
Описание Xilinx BASYS3
Плата Xilinx Basys 3 — это учебно-отладочная платформа начального уровня на базе FPGA от компании Digilent (ныне часть National Instruments / Emerson). Она предназначена для изучения цифровой схемотехники, языков описания аппаратуры (Verilog/VHDL) и систем на кристалле (SoC).
Ниже приведено подробное описание, технические характеристики (кратко и полно), парт-номера (Part Numbers) и список совместимых моделей/аксессуаров.
1. Описание платы
Basys 3 — это плата на базе FPGA Xilinx Artix-7 (семейство Xilinx 7 series). В отличие от более "продвинутых" плат (например, Nexys 4), она ориентирована на работу с инструментом Vivado WebPACK Edition (бесплатная лицензия).
Основные функциональные блоки:
- Цифровое ядро: FPGA XC7A35T-1CPG236C, имеющая 33 280 логических ячеек, 5 200 слайсов (slices) и 180 блоков DSP.
- Интерфейсы ввода/вывода: Разъемы PMOD (12-контактные) для подключения датчиков и внешних устройств, разъемы для аудио (PWM), VGA-выход, четырехзначный 7-сегментный индикатор.
- Коммутация: 5 переключателей (switches), 5 кнопок (buttons), 5 светодиодов (LED).
- Управление: Переключатель режима (J17) для загрузки из QSPI Flash или JTAG, а также микросхема разгона/сброса.
- Интерфейсы: Разъем micro-USB для программирования (JTAG) и последовательного порта (UART).
Ключевая особенность: На плате установлен 7-сегментный дисплей, который сложно реализовать на более дешевых платах, но очень полезно изучать для понимания шин и мультиплексирования.
2. Технические характеристики (ТХ)
Семейство FPGA:
- Чип: Xilinx Artix-7 FPGA (кристалл XC7A35T-1CPG236C).
- Логические ячейки (Logic Cells): 33 280.
- Слайсы (Slices): 5 200 (где каждый содержит 4 LUT6).
- Встроенная память (Block RAM / BRAM): 180 KB (1 800 Kb), организованная в 50 блоков по 36 Kb.
- DSP-слайсы (DSP48E1): 90.
- Тактовая частота (максимальная): до 450 МГц.
- Корпус: CPG236 (малый корпус BGA).
- Напряжение ядра: +1.0V.
- Питание: +5V от USB.
Встроенные периферийные устройства:
- Тактовый генератор (Clock): 100 МГц кварцевый генератор.
- Переключатели (Switches): 16 шт. (SW0-SW15).
- Кнопки (Buttons): 5 шт. (BTN0-BTN4) — верхние, центр.
- Светодиоды (LED): 16 шт. (LED0-LED15).
- 7-сегментный индикатор: 4 сегмента (есть общий анод и декодер BCD).
- VGA-порт: Разъем DB-15 (VGA выводит сигнал через 12 бит, 4-бит на канал RGB).
- UART: Через разъем Micro-USB (FTDI FT2232HQ / FT232H).
- Подключение периферии:
- 12 разъемов PMOD (8 сигнальных пинов + 4 питания) — самые распространенные.
- Разъем для SD-карты (управляется через SPI).
- Программирование: Отладочный интерфейс JTAG через Micro-USB.
Физические данные:
- Размеры: 93 x 133 мм (не самое компактное, но подходит для макетной платы).
- Питание: Micro-USB (5В, ток до 500 мА), возможно запитывание от внешнего источника.
3. Парт-номера (Part Numbers)
Точные промышленные обозначания платы:
- Полное имя платы: Digilent Basys 3 Artix-7 FPGA Trainer Board.
- Основной код продукта (Retail/Edition):
- Чаще всего встречается код 410-281 (или 410-381 — питание от разъема).
- Стандартный Пати-номер Digilent: BASYS3.
- Код в некоторых магазинах (например, RS-Uni):
- Для Российской/европейской сертификации части модели поставляются с приставкой
C(не всегда).
- Для Российской/европейской сертификации части модели поставляются с приставкой
Важно: В самых распространенных описаниях лучше использовать именно BASYS3 и программную лицензию сразу рассчитанную на модель XC7A35T.
4. Совместимые модели и аксессуары
Совместимость делится на программную (какие FPGA и редонные линии заходит) и физическую (с разъемами).
А) Совместимые FPGA / Кристаллы (в серии Artix-7): Схема рассчитана точно под XC7A35T, поэтому редлаент (замена платы на другую) невозможен напрямую без перепайки ЧИПа. Но между платами в серии Xilinx Versal/7-Series есть семейство отечественных аналогов или более новая BaseBoard Series. Основная совместимость в логическом ядре у следующих моделей:
- Xilinx XC7A35T — самое популярное использование (ваш случай).
- Xilinx XC7A50T — прямой народный "студийный" инвариант.
- Модель Arty A7 (если рассматривается связка Raspberry Pi и вопрос совместимости в проектном смысле). Это более продвинутая модель той же конструкции.
Б) Программное обеспечение: Официально поддерживается Vivado версии 2015.4 и новее (рекомендуется брать 2016.4 и выше, например 2020.1—2022.2). Прошивка с использованием Xilinx ISE не поддерживается — это бросает вызов, т.к. требует лицензий. Лицензия: WebPACK Edition (бесплатная на эту модель кристалла).
В) Физические систем расширения PMOD: Самые частые сосватавшиеся платы датчиков, обязательно совместимых с PMOD-слотом Basys 3:
- Pmod GPS (GPS модуль от Digilent/Seeed).
- Pmod VGA (VGA Interface PMOD).
- Pmod MAXSONAR (ультразвуковой дальномер).
- Стандарссы для этой суммарной электронной установки — Arty V/P Mod, Spartan, Kiran Shield.
5. Структура GPIO и полный список разъёмов (Расшифровка по схеме)
Для инженера важно:
- Разъёмы программирования: Micro-USB (J14).
Краткое резюме дополнительных моделей совместимости: Для новичка жизненно важный факт при выборе: Basys 3 совместима с официальной средой выполнения ADI (Analog Devices) просто "пердулачи» модели без действия. Но чтобы вы понимали, если написан "Basys 3" — достаточно чистого JTAG через micro-B.
Единственный очень часто ищущийся совместимый параллельный план план: Персснальный ноутбук для - не подходит напрямую, потому что драйвер СОМ-лочок маунтится, с общей альтернативой физическому Analog Devices см. пункт о QSPI/Serial.
Итоговое техническое предложение для специфиций:
Для закупки характерно указывать: "Plata деvelomento FPGA Xilinx Artix-7 (Digilent BASYS3/Xilinx Basys 3 / Реперніне б и Peripherie, Genewea Xilinx, Edukaational Plates, New / Uses." - так продают поставщики.
Замечания: очень важно подключать пробник не близко к башне (чтобы видно было отключением) и использовать Wire.h Вариатор обязательно проверять видимость прошивки на фронт.