1 概述¶

Artix-7核心板是依元素科技有限公司（E-elements）基于最新的Artix-7 FPGA研发的面向学生竞赛的数字电路开发平台。该平台提供了可靠的基础配置，节约了开发时间，丰富的扩展接口也保证了学生在创新设计上的需要。

该核心板数字电路开发平台配备的FPGA (XC7A35T-1CSG324C)具有大容量高性能等特点，能实现较复杂的数字逻辑设计，学生还可以通过在FPGA内构建一个MicroBlaze处理器进行嵌入式设计。同时核心板平台拥有基本的外设，大容量的外部存储器，以及丰富的可扩展接口能，在较大程度上满足学生竞赛需求。

Artix-7 系列FPGA在早期设计的基础上进行了优化,提供了更多的能力,更高的性能等，资源更加丰富。XC7A35T的资源如下：

5200个逻辑Slices，每个包含4个6输入LUT和8个触发器
高达450MHz的内部时钟速度
片上的模数转换器（XADC）
1800 Kbits的Block RAM
90个DSP48E单元
5个时钟管理单元，每一个都包含MMCM和PLL

核心板外设概览：

编号	描述	编号	描述
1	配置电路固件下载接口	6	JTAG配置接口
2	USB-UART/JTAG接口	7	SPI FLASH 接口
3	4位数码管和8个LED	8	SRAM存储器
4	4个PMOD 接口
5	2个FMC接口

注：该核心板需要USB Type-C的连接器连接，vivado需要2017以上版本。

2 板卡供电¶

核心板提多种供电方式，用户可以选用Type-C接口或FX8接口供电，板卡上提供电压转换电路将Type-C输入的5V电压转换为板卡上各类芯片需要的工作电压。上电成功后红色D9 LED灯会被点亮。

核心板提供了一个Type-C接口，可作为USB-UART/JTAG，该接口可以用于供电。使用FX8接口供电需要连接E-elements公司生产的兼容底板。

3 时钟和复位¶

核心板上搭载一个100MHz的时钟芯片，这个芯片输出的时钟信号直接与FPGA全局时钟输入引脚相连，若设计中还需要其他时钟可以FPG内部生成。板载一个外部触发按键S2，可以作为FPGA设计外部复位触发（低电位有效）。

名称	原理图标号	FPGA IO PIN
时钟引脚	SYS_CLK	P17
复位引脚	FPGA_RESET	R10

4 FPGA配置¶

核心板在开始工作前必须先配置FPGA，板上提供以下方式配置FPGA：

USB转JTAG接口J4
6-pin JTAG连接器接口J3
SPI Flash上电自启动

FPGA的配置文件为后缀名.bit的文件，用户可以通过上述的三种方法将该bit文件烧写到FPGA中，该文件可以通过Vivado工具生成，BIT文件的具体功能由用户的原始设计文件决定。

在使用SPI Flash配置FPGA时，需要提前将配置文件写入到Flash中。Xilinx开发工具Vivado提供了写入Flash的功能。板上SPI Flash型号为N25Q64，支持3.3V电压配置。

FPGA配置成功后D12将点亮。

5 通用I/O接口¶

核心板包含2个专用按键、8个LED、4个7段数码管。这两个专用按键分别用于逻辑复位RST和擦除FPGA配置PROG，当设计中不需要外部触发复位时，这个按键可以在其他逻辑触发功能。LED在FPGA输出高电平时才可以被点亮。数码管为共阳极数码管，即公共极输入高电平，段选端连接低电平，数码管上的对应位置才可以被点亮。共阳极由三极管驱动，FPGA需要提供反向信号。因此，FPGA输出有效的片选信号和段选信号都应该是地电平。

管脚约束如下

名称	原理图标号	FPGA I/O Pin	颜色
D1	LED1	D10	Green
D2	LED2	D9	Green
D3	LED3	C9	Green
D4	LED4	B9	Green
D5	LED5	B8	Green
D6	LED6	A8	Green
D7	LED7	C11	Green
D8	LED8	C10	Green
A1	AN1	D14	Green
A2	AN2	C14	Green
A3	AN3	A10	Green
A4	AN4	A9	Green
CA	CA	B11	Green
CB	CB	A11	Green
CC	CC	F13	Green
CD	CD	F14	Green
CE	CE	D12	Green
CF	CF	D13	Green
CG	CG	D15	Green
DP	DP	C15	Green

6 USB-UART/JTAG接口¶

该模块将UART/JTAG转换成USB接口。用户可以非常方便的直接采用USB线缆连接板卡与PC机USB接口，通过Xilinx的配置软件如Vivado完成对板卡的配置。同时也可以通过串口功能与上位机进行通信。

名称	原理图标号	FPGA I/O Pin
UART_RX	UART_RX	U1（FPGA串口发送端）
UART_TX	UART_TX	V1（FPGA串口接收端）

UATR的全称是通用异步收发器，是实现设备之间低速数据通信的标准协议。“异步”指不需要额外的时钟线进行数据的同步传输，双方约定在同一个频率下收发数据，此接口只需要两条信号线（RXD、TXD）就可以完成数据的相互通信，接收和发送可以同时进行，也就是全双工。

收发的过程，在发送器空闲时间，数据线处于逻辑1状态，当提示有数据要传输时，首先使数据线的逻辑状态为低，之后是8个数据位、一位校验位、一位停止位，校验一般是奇偶校验，停止位用于标示一帧的结束，接收过程亦类似，当检测到数据线变低时，开始对数据线以约定的频率抽样，完成接收过程。本例数据帧采用：无校验位，停止位为一位。

UART的数据帧格式，如下：

7 SRAM接口¶

搭载的IS61WV12816BLL-10BLI SRAM 芯片,总容量2Mbit。该SRAM异步式SRAM，最高存取时间可达8ns。操控简单，易于读写。

引脚如下：

SRAM引脚标号	原理图标号	FPGA I/O Pin
I/O0	MEM_D0	G4
I/O1	MEM_D1	G3
I/O2	MEM_D2	J3
I/O3	MEM_D3	J2
I/O4	MEM_D4	K2
I/O5	MEM_D5	K1
I/O6	MEM_D6	H6
I/O7	MEM_D7	H5
I/O8	MEM_D8	M1
I/O9	MEM_D9	K3
I/O10	MEM_D10	L3
I/O11	MEM_D11	M3
I/O12	MEM_D12	M2
I/O13	MEM_D13	K5
I/O14	MEM_D14	L4
I/O15	MEM_D15	L6
A00	MEM_A00	B3
A01	MEM_A01	A1
A02	MEM_A02	B1
A03	MEM_A03	A3
A04	MEM_A04	A4
A05	MEM_A05	B4
A06	MEM_A06	C4
A07	MEM_A07	D7
A08	MEM_A08	E7
A09	MEM_A09	E5
A10	MEM_A10	E6
A11	MEM_A11	C7
A12	MEM_A12	D8
A13	MEM_A13	A5
A14	MEM_A14	A6
A15	MEM_A15	B6
A16	MEM_A16	B7
A17	MEM_A17	C5
A18	MEM_A18	C6
OE	SRAM_OE#	D4
CE	SRAM_CE#	E3
WE	SRAM_WE#	D3
UB	SRAM_UB	B2
LB	SRAM_LB	D5

SRAM写操作时序如下（详细请参考SRAM用户手册）：

SRAM读操作时序如下（详细请参考SRAM用户手册）：

8 PMOD接口¶

板上包含4个PMOD接口用于扩展核心板功能，PMOD接口常用于低频率的通信，PMOD有6插针和12插针两种模式，6插针的包含4个信号管脚、1个电源管脚和1个接地管脚，12插针的包含8信号管脚、2个电源管脚和2个接地管脚，PMOD直接连接在FPGA芯片上，使从设备由PMOD接口直接与FPGA芯片通信。

管脚名称	原理图标号	FPGA I/O Pin
P1_P1	P1_1	V12
P1_P2	P1_2	U12
P1_P3	P1_3	V11
P1_P4	P1_4	V10
P1_P7	P1_7	U13
P1_P8	P1_8	T13
P1_P9	P1_9	U11
P1_P10	P1_10	T11
P2_P1	P2_1	V16
P2_P2	P2_2	v15
P2_P3	P2_3	V14
P2_P4	P2_4	U14
P2_P7	P2_7	U18
P2_P8	P2_8	U17
P2_P9	P2_9	V17
P2_P10	P2_10	U16
P3_P1(AD2P)	P3_1	B16
P3_P2(AD2N)	P3_2	B17
P3_P3(AD11P)	P3_3	B18
P3_P4(AD11N)	P3_4	A18
P3_P7	P3_7	C16
P3_P8	P3_8	C17
P3_P9	P3_9	E17
P3_P10	P3_10	D17
P4_P1(AD1P)	P4_1	C12
P4_P2(AD1N)	P4_2	B12
P4_P3(AD8P)	P4_3	B13
P4_P4(AD8N)	P4_4	B14
P4_P7(AD3P)	P4_7	A13
P4_P8(AD3N)	P4_8	A14
P4_P9(AD10P)	P4_9	A15
P4_P10(AD10N)	P4_10	A16

9 FX8接口¶

核心板提供了两个FX8接口用于扩展平台与外界通信的信号，接口上大部分信号直接与FPGA连接，另一部分信号用于为板卡供电。

FX8的链接器的IO并没有全部使用。详见下表

FX8-J5-L	NET	LOC	FX8-J5-R	NET	LOC
J5_1	+5.0V	+5.0V	J5_2	+5.0V	+5.0V
J5_3	+5.0V	+5.0V	J5_4	+5.0V	+5.0V
J5_5	+3.3V	+3.3V	J5_6	+1.8V	+1.8V
J5_7	+3.3V	+3.3V	J5_8	+1.8V	+1.8V
J5_9	VCCO_34	VCCO_34	J5_10	VCCO_34	VCCO_34
J5_11	VCCO34	VCCO_34	J5_12	VCC0_34	VCCO_34
J5_13	GND	GND	J5_14	GND	GND
J5_15	GND	GND	J5_16	GND	GND
J5_17	0_14	R11	J5_18	L5P_14	R12
J5_19	L24P_14	T9	J5_20	L5N_14	R13
J5_21	L24N_14	T10	J5_22	L15P_14	R16
J5_23	L14P_14	T14	J5_24	L15N_14	T16
J5_25	L14N_14	T15	J5_26	L13P_14	P15
J5_27	L7P_14	R18	J5_28	L13N_14	R15
J5_29	L7N_14	T18	J5_30	L11P_14	N15
J5_31	L8P_14	N14	J5_32	L11N_14	N16
J5_33	L8N_14	P14	J5_34	L2P_14	L14
J5_35	L9P_14	N17	J5_36	L2N_14	M14
J5_37	L9N_14	P18	J5_38	L10P_14	M16
J5_39	L3P_14	L15	J5_40	L10N_14	M17
J5_41	L3N_14	L16	J5_42
J5_43	L4P_14	L18	J5_44
J5_45	L4N_14	M18	J5_46	L13P_15	H16
J5_47	L6P_14	M13	J5_48	L13N_15	G16
J5_49	L12N_14	R17	J5_50	25_15	K16
J5_51	O_15	G13	J5_52	L24P_15	K15
J5_53	L23P_15	J17	J5_54	L24N_15	J15
J5_55	L23N_15	J18	J5_56	L18P_15	H17
J5_57	L17P_15	K13	J5_58	L18N_15	G17
J5_59	L17N_15	J13	J5_60	L19P_15	J14
J5_61	L15P_15	H14	J5_62	L19N_15	H15
J5_63	L15N_15	G14	J5_64	L22P_15	G18
J5_65	L14P_15	F15	J5_66	L22N_15	F18
J5_67	L14N_15	F16	J5_68
J5_69	L11P_15	E15	J5_70
J5_71	L11N_15	E16	J5_72
J5_73	L21P_15	E18	J5_74
J5_75	L21N_15	D18	J5_76
J5_77	GDN	GND	J5_78	GND	GND
J5_79	GND	GND	J5_80	GND	GND
FX8-J6-L	NET	LOC	FX8-J6-R	NET	LOC
J6_1	+5.0V	+5.0V	J6_2	+5.0V	+5.0V
J6_3	+5.0V	+5.0V	J6_4	+5.0V	5.0V
J6_5	+3.3V	+3.3V	J6_6	+1.8V	+1.8V
J6_7	+3.3V	3.3V	J6_8	+1.8V	+1.8V
J6_9	VCCO_35	VCCO_35	J6_10	VCCO_35	VCCO_35
J6_11	VCCO_35	VCCO_35	J6_12	VCCO_35	VCCO_35
J6_13	GND	GND	J6_14	GND	GND
J6_15	GND	GND	J6_16	GND	GND
J6_17	L24P_34	R8	J6_18	L21P_34	U9
J6_19	L24N_34	T8	J6_20	L21N34	V9
J6_21	L22P_34	U7	J6_22	25_34	U8
J6_23	L22N_34	U6	J6_24	L20P_34	V7
J6_25	L23P_34	R7	J6_26	L20N_34	V6
J6_27	L23N_34	T6	J6_28	L10P_34	V5
J6_29	L12P_34	T5	J6_30	L10N_34	V4
J6_31	L12N_34	T4	J6_32	L9P_34	U2
J6_33	L8P_34	U4	J6_34	L9N_34	V2
J6_35	L8N_34	U3	J6_36	L19P_34	R6
J6_37	L11P_34	R3	J6_38	L19N_34	R5
J6_39	L11N_34	T3	J6_40	L17P_34	R1
J6_41	L3P_34	N2	J6_42	L17N_34	T1
J6_43	L3N_34	N1	J6_44	L18P_34	M6
J6_45	L13P_34	N5	J6_46	L18N_34	N6
J6_47	L13N_34	P5	J6_48	L15P_34	P2
J6_49	L14P_34	P4	J6_50	L15N_34	R2
J6_51	L14N_34	P3	J6_52	0_34	K6
J6_53	L17P_34	H1	J6_54	L16P_34	M4
J6_55	L17N_34	G1	J6_56	L16N_34	N4
J6_57	L18P_34	F1	J6_58	L1P_34	L1
J6_59	L18N_34	E1	J6_60	L6N_34	L5
J6_61	L14P_35	E2	J6_62	L21P_35	J4
J6_63	L14N_35	D2	J6_64	L21N_35	H4
J6_65	L16P_35	C2	J6_66	L15P_35	H2
J6_67	L16N_35	C1	J6_68	L15N_35	G2
J6_69	0_35	F5	J6_70	L19P_35	G6
J6_71	25_35	J5	J6_72	L19N_35	F6
J6_73			J6_74	L13P_35	F4
J6_75			J6_76	L13N_35	F3
J6_77	GND	GND	J6_78	GND	GND
J6_79	GND	GND	J6_80	GND	GND

10 EES353（底板）¶

10.1 概述¶

EES-353是依元素科技研制的可兼容基于A7的核心板EES-303的底板。该底板具有4个PMOD接口，2组2×23p的双排母接口用于IO功能扩展。产品外观如下图所示。

对应的各功能接插件如下表所示：

编号	描述	位号
1	2个FX8接插件	J5、J6
2	4个PMOD接口	P1、P2、P3、P4
3	2个2x23p的排母	J7、J8
4	DC电源输入接口	J3
5	microUSB接口供电	J1

EES353和EES303配合使用示意图如下图所示：

10.2 注意事项¶

在EES-353的使用过程中，要特别注意以下几点：

工作电压不超过5V，以免烧坏；
Fx8、PMOD等所有接插件的部分PIN脚为电源和GND，使用时应避免短路造成核心板损坏。
J1的microUSB可用于供电，不可用于USB信号传输。

10.3 与A7核心板互联时管脚信号对应连接关系¶

底板EES353与EES303对扣互联后，353上J8的第8个pin脚与J5中第18个pin脚相连，对应的FPGA的管脚为R12。

10.4 底板EES353的内部接口映射关系表¶

J5				J6
序号	信号名	序号	信号名	序号	信号名	序号	信号名
1	5.0V	2	5.0V	1	5.0V	2	5.0V
3	5.0V	4	5.0V	3	5.0V	4	5.0V
5	3.3V	6	NC	5	3.3V	6	NC
7	3.3V	8	NC	7	3.3V	8	NC
9	NC	10	NC	9	NC	10	NC
11	NC	12	NC	11	NC	12	NC
13	GND	14	GND	13	GND	14	GND
15	GND	16	GND	15	GND	16	GND
17	J8-7	18	J8-8	17	J7-7	18	J7-8
19	J8-9	20	J8-10	19	J7-9	20	J7-10
21	J8-11	22	J8-12	21	J7-11	22	J7-12
23	J8-13	24	J8-14	23	J7-13	24	J7-14
25	J8-15	26	J8-16	25	J7-15	26	J7-16
27	J8-17	28	J8-18	27	J7-17	28	J7-18
29	J8-19	30	J8-20	29	J7-19	30	J7-20
31	J8-21	32	J8-22	31	J7-21	32	J7-22
33	J8-23	34	J8-24	33	J7-23	34	J7-24
35	J8-25	36	J8-26	35	J7-25	36	J7-26
37	J8-27	38	J8-28	37	J7-27	38	J7-28
39	J8-29	40	J8-30	39	J7-29	40	J7-30
41	J8-35	42	J8-31	41	J7-31	42	J7-32
43	J8-37	44	J8-32	43	J7-33	44	J7-34
45	J8-39	46	J8-33	45	J7-35	46	J7-36
47	J8-41	48	J8-34	47	J7-37	48	J7-38
49	P4-4	50	J8-36	49	J7-39	50	J7-40
51	P4-10	52	J8-38	51	J7-41	52	J7-42
53	P4-9	54	J8-40	53	P3-1	54	P1-3
55	P4-3	56	J8-42	55	P3-7	56	P1-9
57	P4-2	58	P2-4	57	P3-2	58	P1-4
59	P4-8	60	P2-10	59	P3-8	60	P1-10
61	P4-7	62	P2-3	61	P3-3	62	P1-1
63	P4-1	64	P2-9	63	P3-9	64	P1-7
65	P2-7	66	P2-1	65	P3-4	66	P1-2
67	P2-2	68	NC	67	P3-10	68	NC
69	P2-8	70	NC	69	P1-8	70	NC
71	NC	72	NC	71	NC	72	NC
73	NC	74	NC	73	NC	74	NC
75	NC	76	NC	75	NC	76	NC
77	GND	78	GND	77	GND	78	GND
79	GND	80	GND	79	GND	80	GND