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1开发板简介 XQ 138F-EVM是一款基于广州 星嵌 TI OMAP-L138（浮点DSP C6748+ARM9） +Xilinx Spartan-6 FPGA核心板SOM- XQ 138F设计的开发板，它为用户提供了SOM- XQ 138F核心板的测试平台，用于快速评估SOM- XQ 138F核心板的整体性能。 XQ 138F-EVM底板采用沉金无铅工艺的四层板设计，不仅为客户提供参考底板原理图、系统驱动源码、OMAP-L138和Xilinx Spartan-6 FPGA入门教程、丰富的Demo程序、完整的软件开发包，以及详细的DSP+ARM+FPGA系统开发文档，还协助客户进行底板的开发，提供长期、全面的技术支持，帮助客户以最快的速度进行产品的二次开发，实现产品的快速上市。 XQ 138F-EV M评估板 正面图 广州 星嵌 自主研发的 SOM- XQ 138F是 由 TI 浮点 DSP C6000+ARM9+Xilinx Spartan-6 FPGA工业级核心板， 72 mm* 44 mm，功耗小、成本低、性价比高。采用沉金无铅工艺的八层板设计，专业的PCB Layout保证信号完整性的同时，经过严格的质量控制，标配工业级，满足工业环境应用。 SOM- XQ 138F引出CPU全部资源信号引脚，二次开发极其容易，客户只需要专注上层应用，大大降低了开发难度和时间成本，让产品快速上市，及时抢占市场先机。 不仅提供丰富的 Demo程序，还提供详细的开发教程，全面的技术支持，协助客户进行底板设计、调试以及软件开发。 SOM-XQ138F核心板 正面图

一、开发套件简介 XQ138AS-EVM 是基于 XQ 138 F 核心板 （ OMAPL138+Xilinx FPGA ）开发的 DSP+ARM+FPGA 三核评估套件，用户可以采用该开发套件进行项目前期的验证和评估，也可以直接用来开发自己的产品。 XQ138AS-EVM 提供底板可编辑的原理图， PCB 图。底板设计资料完全开放，供用户设计参考。除此之外，还提供 UBL 源码、 Uboot 源码、 NAND 烧录工程源码、内核源码、内核驱动源码、双核通信例程、丰富的 demo 、完整的开发工具包以及丰富详尽的开发文档。 经验丰富的技术团队为用户提供从硬件到驱动、应用软件的技术支持，帮助用户快捷地开发自己的产品，降低产品的开发周期和风险，节约成本，加快产品的上市时间。 XQ 138 F 核心板 Ø 核心板设计简约 ， 尺寸 小， 72mm * 44mm 。 Ø 接口丰富，引出了全部引脚，最大范围的满足了用户的扩展需求 。 Ø 八层板，沉金工艺，工业级设计。 Ø 注重 EMC ，抗干扰能力强。 Ø 可靠的板对板接插件 ， 保证信号完整性。 Ø 低功耗设计，发热量小。 Ø 核心板 经过大量的测试， 性能 稳定， 能满足复杂 工业 场合 的应用 需求 。 Ø 工业级处理器，频率 456M Hz ，强大的定点 / 浮点处理能力。 Ø 512MB 工业级 NAND FLASH 。 Ø 128/256MB 工业级 DDR2 可选。 Ø FPG A 标配为 Spartan-6 系列芯片 XC6SL16 ，可升级至 XC6SL 45 。 XQ138AS-EVM 底板 Ø 底板资源丰富，集成了 SATA 、 SD 卡、 USB OTG 、 USB HOST 、 UART 、双网络（ 1 个千兆、 1 个百兆）、 2 路 RS485 、 2 路 RS232 、 1 路 CAN 、 1 路 ADC 、 2 路 DAC 、 RTC 、 LCD 、数码管等 ，引出了 MCASP 、 MCBSP 、 uPP 、 SPI 、 EMIFA 、 I2C 等接口，方便用户扩展。 Ø 支持 7 寸和 5 寸两种型号的触摸显示屏，用户可选配。 Ø 免费赠送多种开发配件，性价比高。 Ø 开发资料齐全，提供完整的开发包，丰富的 demo ，详尽的开发文档，大型的综合例程等，降低了开发难度，用户开发更快捷。 硬件参数 接口 说明 CPU OMAPL138(TMS320C6748+ARM926EJ-S) ，频率最高达 456M FPGA Xilinx Spantan-6 FPGA 内存 128 MB 工业级 DDR2 (256MB 可选 ) 存储 4Gb 工业级 NAND FLASH ，用于 DSP 存储。 64Mb 工业级 SPI FLASH ，用于 FPGA 配置。 板对板连接器 2 个 80pin 0.5mm 间距的母座， 2 个 80 pin 0.5mm 间距的公座 DSP 仿真器接口 1 个 14Pin JTAG 接口 FPGA 调试接口 1 个 14Pin JTAG 接口 SATA 接口 1 个 7pin S ATA 硬盘接口 双网络 OMAPL138 端 1 个 10/100M bps 自适应 RJ45 网络接口； FPGA 端 1 个 10/100/1000M bps 自适应 RJ45 网络接口。 RTC 1 个 RTC 供电座，使用 3.3V 纽扣电池供电 按键 1 个 DSP 复位按键， 2 个 DSP GPIO 按键， 2 个 FPGA IO 按键 显示 1 个 LCD 触摸屏接口， 0.5mm 间距， 40Pin 启动设置 1 个 5bit 的拨码开关，用于 O MAPL138 启动选择 USB 4 个 USB 1.1 HOST 接口，通过 USB HUB 扩展实现； 1 个 USB 2.0 OTG 接口。 R S232 1 个 DSP RS232 电平的串口； 1 个 FPGA RS232 电平的串口。 R S 485/422 1 个 DSP RS485/422 电平的串口； 1 个 FPGA RS485 电平的串口。 C AN 1 个 FPGA CAN 接口 A DC 1 路 A DC 精度： 1 2-bit ； 输入电压范围： 0~10V ； 采样率： 500K SPS 。 D AC 2 路 DAC 精度： 1 2-bit ，数字编码值范围 0~4095 ； 输出电压范围：① 0~8.192V （ x1 增益模式，支持所有数字编码（ 0~4095 ）），② 0~13.2V （ x2 增益模式，由于 D AC 限制输出不能超过 V DD ，故只支持部分编码（ 0~3300 ，十六进制值 0~ CE4 ），编程时需要注意）； 输出稳定时间： 4.5us ； 用户接口： S PI 接口， S PI 时钟最高 20MHz 。 TF 卡 1 个 TF 卡插槽 LED 核心板 L ED 灯（ 3 个）： 1 个红色的 LED 电源指示灯 L ED1 ； 1 个 D SP LED 灯 L ED2 ； 1 个 F PGA LED 灯 L ED3 ； 底板 L ED 灯（ 3 个）： 1 个红色的 LED 电源指示灯 L ED1 ； 1 个 D SP LED 灯 L ED2 ； 1 个 F PGA LED 灯 L ED3 ； FRAM 1 片铁电存储器，存取速度比 E2PROM 更快，写操作之前无需先擦除 数码管 1 个 8 段高亮数码管 测试点 1 个接地柱，用于示波器接地，方便信号测量 电源开关 1 个拨动电源开关 电源接口 1 个 DC 电源插座，外径 5.5mm ，内径 2.1mm 扩展 IO 30/60/80 pin 2.0 间距的母座各 1 个（共 3 个），引出了 EMIFA ， MCASP ， MCBSP ， SPI ， I2C ， F PGA IO 等扩展信号。

前面生成了test工程，用于测试DDR3。在实际下载测试前，还需要修改一下exapmle_top.ucf约束文件。以下记录了修改的要点： 一、修改文件exapmle_top.ucf的第23行，修改VCCAUX的供电电压，从2.5V修改为3.3V，如下： 二、修改文件exapmle_top.ucf的第58行，输入晶振的周期修改为20nS。电路板上设计为单端晶振，3.3V供电，频率为50M。 三、修改文件exapmle_top.ucf的第74、75行，处理两个关键信号error和calib_done所在BANK的供电电压，修改为3.3V。另外，这两个信号实际连接到了W20和W22引脚上，也需要根据硬件电路板对应修改一下，如上面76、77行。 四、修改主文件exapmle_top.v的148行时钟相关部分。这部分内容比较复杂，需要熟悉ug388的时钟及PLL部分，帖图如下 ： 上图中左侧是差分时钟输入的，先经过一个IBUFGDS原语缓冲，再接到PLL输入端。实际硬件电路板为单端时钟，不是差分时钟，这部分可以省略。PLL输出有三路，分别为CLKOUT0、CLKOUT1和CLKOUT2，前两个时钟经过BUFPLL_MCB后，生成2倍速的sysclk_2x和sysclk_2x_180，这是MCB工作的两个主要时钟。假定DDR3时钟频率为312.5M，2倍速为312.5M*2=625M。 具体修改如下 ： 上图中的汉字注释部分，对于MCB用到的几个时钟已经说明的很清楚了，右下部分是出自于ug388中的第39面。 经过以上修改， 工程test已经和实际硬件电路板对应起来了，程序可以实际下载到电路板上运行了。 test工程的具体代码分析，见后面的文章。 良子USB，20200215 专注USB3.0、FPGA、PCIE、定制UVC摄像头 QQ:392425239

一、前面通过MIG生成了DDR3的IP核，同时生成了一个用于测试的工程test 。只不过这个test工程比较晦涩，并不是所见即所得，还得经过一些隐秘的步骤，才能呈现出来。前面生成IP核后，在ddr3文件夹内生成了1个mig_39目录，以及一些文件，如下图：其中有个mig_30_readme文本文件，需要看一下。 二、打开目录mig_39，里面含有3个目录，如下： 1、docs目录，里面含有两个DDR3开发的文档UG416和UG388。这两个文档需要仔细看，所有SPARTAN6与DDR3相关的内容都在这两个文档里。需要至少看十篇。 2、example_design目录，MIG提供的测试例程test，或者叫traffic generator。这里主要就是实际测试这个test工程。 3、user_design，这个目录是用户需要集成到自己的项目中的。 三、开始创建test工程。打开如下的目录，里面根本没有test工程的影子。先找到两个批处理文件，如下 ，直接双击不行，需要在命令行下进行， 四、打开ISE14.7自带的64位命令行程序，如下： 五、输入如下DOS指令，定位在前面的目录C:\ddr3\mig_39\example_design\par下，再运行create_ise.bat文件， 六、经过一段时间，test工程成功建立。如下， 七、回头再看C:\ddr3\mig_39\example_design\par目录，test工程已经出现了，如下 ： 八、直接双击打开这个test工程，如下： 如上的test工程可以正常编绎成功。 1、上图中左侧的文件管理窗口，已经包含了.ucf约束文件，待会会进一步修改这个文件，以便和我的硬件开发板对应； 2、接下来会用CHIPSCOPE软件与实际电路板连接，观测实际的波形； 九、打开.ucf约束文件，修改了LED引脚以及时钟相关部分，再重新编绎工程，成功后连接电路板。 （具体修改部分见下一篇文章。） 十、连接成功后，直接点Trigger运行，成功如下： 十一、这里重点关注DDR3初始化是否成功的信号c3_calib_done。DDR3初始化成功，c3_calib_done信号为高；DDR3初始化失败，c3_calib_done信号为低。打开Trigger setup窗口，设置c3_calib_done为0，看初始化是否失败？程序运行后，没有触发到任何波形，说明DDR3初始化成功。 十二、进一步放大c3_p0_wr_data信号，如下，可以看到数据非常有规律，说明成功。 至此，DDR3已经正常运行了。后面，会对这个test工程详细分析。 良子USB，20200215 专注USB3.0、FPGA、PCIE、定制UVC摄像头 QQ:392425239

一、前面介绍了含有DDR3的硬件开发板，以下内容都是基于这块FGA 开发板所进行的，生成的DDR3控制器直接可以下载到硬件电路板中实际验证，观察结果，加深理解学习。SPARTAN6芯片内部含有控制DDR3的硬核MCB，这个硬核还需要从软件上进行管理，这个软件即是MIG，以下是通过MIG生成DDR3的IP核的过程。生成过程主要是通过帖图体现的，为了创建一个可以参考的实例，帖图会比较详细，适合刚入门的使用，高手可以忽略。 二、如下图：先启动ISE14.7的IP核生成器CORE Generator， 二、IP核生成器CORE Generator启动后如下： 三、在IP核生成器CORE Generator里先创建一工程，如下： 四、在C盘里创建一文件夹ddr3，文件名为corgen，如下， 五、选择硬件电路板对应的FPGA型号，在Part选项中，选择SPARTAN6，XC6SLX45，封装为484引脚的，速度等级为-2的，如下： 六、切换Generation选项中，Verilog开发语言，如下： 七、按下图找到MIG的IP核，双击打开， 八、启动MIG画面如下，点下一步， 九、创建一个新的IP核 ，名字为mig_39，如下： 十、这一步选择兼容的FPGA型号，这里不作任何选择，直接下一步， 十一、这里选择BANK3上的MCB控制器， 十二、这里设置DDR3的时钟频率，工作在667M，一半就是333.3M；DDR3的实际型号为MT41J64M16JT-125，64M*16的， 十三、这里默认的就可以，直接下一步， 十四、选择一个128位宽的双向接口，寻址方式为ROW_BANK_COLUMN方式， 十五、默认、下一步， 十六、这里选择DDR3上电后校准的几个引脚，要对照实际的硬件原理图设置，RZQ电阻选Y2，ZIO引脚选W3，使能DEBUG调试，后面就用CHIPSCOPE调试，选择单端时钟，直接点一下步， 十七、上面的硬件设置，是和我的硬件电路板对应的，如下： 十八、MIG设置总体完成了，这一步是汇总相关的信息，直接下一步， 十九、点同意，点下一步， 二十、点下一步， 二十一、点Generate生成IP核， 二十二、IP核成功生成，点Close，结束。 至此，DDR3的IP核生成完毕。 下一篇将生成的TEST工程下载到实际硬件电路板中运行一下。硬件电路板如下： 良子USB，20200214 专注USB3.0、FPGA、PCIE、定制UVC摄像头 QQ:392425239