Xilinx-Artix-7系列FPGA-高速采集卡开发例程使用手册

XilinxArtix-7系列FPGA高速采集卡开发例程使用手册RevisionHistoryDraftDateRevisionNo.Description2016/07/07V1.31.添加PCIE_SGDMA_ADC采集显示例程。2.添加SRIO_ADC板间通信例程。3.添加CAMERALINK相机图像采集实时显示例程。4.添加I2C功能测试。2016/04/15V1.21.添加SRIO_DMA_DSP收发测试。2.添加SRIO_DSP_X1收发测试。3.添加PCIE_SGDMA测试例程。4.更新SRIO接口数据回环收发测试。5.更新XADC功能测试。6.更新PCIE_EP_X2测试程序。2016/02/18V1.11.添加UDP网络通信功能测试。2.添加ADC功能测试。3.添加DAC功能测试。4.PCIE数据读写功能测试。5.PWM信号驱动LED输出测试。6.GTP接口回环通讯及信号质量测试。7.SRIO接口数据回环收发测试。2015/11/20V1.01.初始版本。目录1基于下载器的程序加载与烧写........................................................................................41.1程序加载..........................................................................................................41.2程序烧写..........................................................................................................82采集卡功能测试............................................................................................................102.1LED——流水灯测试.......................................................................................102.2KEY——按键测试..........................................................................................102.3PWM——PWM信号驱动LED输出测试........................................................112.4UART——UART回环测试...............................................................................112.5EEPROM——IIC总线写入和读取测试............................................................132.6DDR3——DDR3的读写测试...........................................................................142.7XADC——XADC功能测试...............................................................................162.8UDP_DEMO——UDP网络通信功能测试........................................................182.9ADC_AD9613——ADC功能测试.....................................................................202.10DAC_AD9706——DAC功能测试.....................................................................212.11PCIE_EP_X2——PCIE数据读写功能测试........................................................232.12PCIE_SGDMA——PCIESGDMA的传输功能测试.............................................272.13PCIE_SGDMA_ADC——ADC数据通过PCIE传输到PC波形显示....................362.14GTP_CONNECTION——GTP接口回环通讯及信号质量测试...........................372.15FPGA_SRIO——SRIO接口数据回环收发测试.................................................412.16SRIO_DSP_X1——SRIO板间通信测试............................................................462.17SRIO_DMA_DSP——SRIO_DMA方式收发测试...............................................482.18SRIO_ADC——SRIO板间ADC通讯测试.........................................................512.19CAMERALINK_VGA_V1——CAMERALINK相机图像采集实时显示..................522.20I2C——I2C功能测试......................................................................................54备注：如实验无特别说明，表示广州创龙Artix-7采集卡均在VIVADO开发平台做对应实验。默认.bit和.bin文件位于相应工程下的.runs\impl_1或ForDownload文件夹内。1基于下载器的程序加载与烧写1.1程序加载（1）将下载器连接到电脑。打开设备管理器查看下载器连接是否正常，如图所示：图1（2）将下载器连接到采集卡。打开VIVADO-OpenHardwareManager，如图所示：图2（3）采集卡上电，在菜单栏选择Tools-AutoConnect，如图所示：图3（4）下载器连接电脑与采集卡成功，如图所示：图4（5）右键点击FPGA核，选择ProgramDevice…，如图所示：图5（6）选择需要加载的.bit文件。可直接输入路径或者通过浏览选择，如图所示：图6（7）点击＂OK＂，等待加载完成即可。1.2程序烧写（1）根据上节内容连接连接电脑与采集卡；（2）右键点击FPGA核，选择AddConfigurationMemoryDevice…，如图所示：图7（3）选择正确的memory型号，点击OK。如图所示：图8（4）若弹出如下对话框，继续点击OK；图9（5）选择正确的bin文件，点击OK即可。图102采集卡功能测试所有软件工具均在光盘资料tools文件夹内。2.1LED——流水灯测试本测试程序实现的功能是：点亮LED和实现LED的流水灯状态闪烁。按程序加载步骤加载LED.bit文件。演示现象：①LED1-LED3做循环流水灯闪烁。2.2KEY——按键测试本测试程序实现的功能是：实现按键控制LED灯的亮灭。按程序加载步骤加载KEY.bit文件。演示现象：①按下USERKEY1，点亮LED1保持1S后熄灭；②按下USERKEY2，点亮LED2保持1S后熄灭。2.3PWM——PWM信号驱动LED输出测试本测试程序实现的功能是：产生3路1KHz占空比分别为80%、50%和20%的PWM信号，连接至led输出管脚，3个LED灯会呈现出不同的亮度。按程序加载步骤加载PWM_TOP.bit文件。演示现象：①板上LED1、LED2和LED3呈现出不同的亮度。2.4UART——UART回环测试本测试程序实现的功能是：实现UART回环，使用波特率为115200。将采集卡的串口和PC机连接，打开串口调试助手软件。按程序加载步骤加载uart_test.bit文件。演示现象：①在串口调试终端输入字符，FPGA串口接收后返回，在接收端显示，如图所示：图11②可在顶层通过修改参数直接修改串口波特率，如图所示：图122.5EEPROM——IIC总线写入和读取测试本测试程序实现的功能是：实现IIC总线底层的写入和读取操作。写操作：由地址0开始向EEPROM中写入了10个十六进制数据，分别是11、12、13、14、15、16、17、18、19和21；读操作：由地址0开始从EEPROM中读出24个数据（注：EEPROM中没写数据的地址，数据读出为FF）。将采集卡的串口和PC机连接，打开串口调试助手软件。按程序加载步骤加载EEPROM.bit文件。演示现象：①接收区选择十六进制显示，可以看到串口打印数据，如图所示：图132.6DDR3——DDR3的读写测试本测试程序实现的功能是：实现DDR3的写入和读取操作。写操作：串口助手以文件方式发送1K个数据，FPGA接收并将数据写入DDR3；读操作：FPGA从DDR3读取数据，并将1K个数据连续发送到串口，串口助手以文件方式保存数据。将采集卡的串口和PC机连接，打开串口调试助手软件。按程序加载步骤加载DDR3.bit文件。演示现象：①发送区勾选“启用文件数据源”，然后选中测试文件“1024字节测试数据.txt”，接收区勾选“接收另存为文件”，命个名“1024字节接收数据.txt”，点保存。然后点击发送，可以看到串口打印数据，如图所示：图14②可在顶层通过修改参数直接修改DDR3通信频率，如图所示：图152.7XADC——XADC功能测试本测试程序实现的功能是：实现XADC十个AD通道的读取过程。读取的AD值分别是温度值、VCCINT电压、VCCAUX电压、VP/VN专用通道电压、VCCBRAM电压、辅助通道AUX0电压、辅助通道AUX1电压、辅助通道AUX2电压、辅助通道AUX3电压、辅助通道AUX8电压（注：专用通道，辅助通道板子上都没有加输入，电压应该都是约0V）。将采集卡的串口和PC机连接，打开串口调试助手软件。按程序加载步骤加载xadc_uart_tx_top.bit文件。演示现象：①每隔200ms，串口打印各通道的对应值，如图所示：图16②将XADC采到的数据填入“XADC值计算.xls”，该表在XADC工程目录下，即可自动算出对应的温度及电压。③专用通道VP/VN、辅助通道AUX0、辅助通道AUX8可测0-1V电压。原理图如下：图172.8UDP_DEMO——UDP网络通信功能测试本测试程序实现的功能是：UDP通讯功能，不支持PING命令。测试方法：使用测试工具软件，创建一个UDP连接，FPGA采集卡IP地址：192.168.0.25，端口：6666，FPGA会发回接收到的数据。将采集卡的网口和PC机连接，按程序加载步骤加载UDP_RX_TX_TOP_TEST.bit文件。演示现象：修改主机IP跟采集卡处于同一网段，可看到连接信息如下：图18打开网络调试助手软件，新建UDP，输入主机IP跟端口号，输入采集卡IP跟端口号，按启动。图19在发送区输入需要发送的数据，FPGA采集卡回送接收到的数据并显示，如图所示：图202.9ADC_AD9613——ADC功能测试本测试程序实现的功能是：实现ADC双通道的读取过程。ADC量程是1.7