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com Step FPGA M10 用户手册 (User Guide) Mar,

2018 Doc# USG-0922-0159, Rev 1.0.0 Copyright ?

2018 PulseRain Technology, LLC.

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92131 http://www.pulserain.com 858-877-3485 858-408-9550 Table of Contents

1 前言

1 1.1 硬件概述 (Hardware Overview)1 1.2 工作流程 (Design Flow)2

2 软件设计(Software Design)3 2.1 连接开发板(Connect the Board)3 2.2 安装Arduino IDE.4 2.3 编写Sketches.8 2.4 安装和使用M10库.10

3 硬件设计(Hardware Design)12 3.1 代码(Repository for Step FPGA M10 RTL Design)12 3.2 编译综合(Build the FPGA Image)13

4 软硬件协作

14 4.1 片上闪存的配置(Onchip Flash Memory)14 4.2 外部设备和Arduino软件库

14 4.2.1 旋转编码器.14 4.2.2 7段管显示.15 4.2.3 PS/2键盘接口.16 4.2.4 LCD (ST7735S) 接口

17 4.2.5 闪存内容读取.18 4.2.6 PWM 背光控制.19 4.2.7 复位按键

19 4.3 样例(Examples)19 4.4 支持新的外部设备.20 Step FPGA M10 C User Guide Page

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20 1 前言 在美国PulseRain Technology, LLC 和中国苏州思得普信息科技有限公司和合作努力下, PulseRain FP51-1T MCU 内核被成功地移植到了小脚丫Step FPGA 的MAX10 开发板上. 同时针对Step FPGA的Base Board, PulseRain Technology 也开发了新的外设硬件库(Peripheral RTL Library), 以支持旋转编码器(Rotary Encoder), PS2 接口, LCD 显示等一系列外部设备. 相应的Arduino软件库也得到了更新. 本文档是为该移 植工作而编写的中文用户手册, 以方便查阅. 1.1 硬件概述 (Hardware Overview) Figure 1-1 The Close View of Step FPGA M10 如Figure 1-1 所示, Step FPGA M10 平台主要包括两部分: 小脚丫STEP-MAX10 FPGA 开发板和STEP Base Board. 小脚丫STEP-MAX10 FPGA 开发板包含一片Intel 10M08SCM153 FPGA, 两个7段管显示和多个LED, 开关和按钮等. 同时FPGA开发板还通过40管脚的DIP接口同 STEP Base Board连接, 而STEP Base Board则 包含有PS2, USB串行口, 旋转编码器, LCD等多种外部设备. Step FPGA M10 C User Guide Page

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20 1.2 工作流程 (Design Flow) 在出厂的factory FPGA image里面已经包含有一个PulseRain FP51-1T MCU软核. 该软核支持与Arduino兼 容的软件接口. 如果用户已经熟悉Arduino的开发环境, 用户可以按照如下步骤进行快速开发: (参见 Figure 1-2右半部) 1) 将小脚丫STEP-MAX10 FPGA 开发板插入STEP Base Board 2) 用一根microUSB电缆将小脚丫STEP-MAX10 FPGA 开发板与PC连接 3) 用另外一根microUSB电缆将STEP Base Board的USB串口与PC连接 4) 配置Arduino IDE, 并在其中编写sketch. 如有必要,用户也可调用相关的外设软件库 5) 在调试结束后,可以把完成的Sketch烧入FPGA 的Flash当中. 这样在上电后,新的Sketch会被直 接调用 另外一方面, 如果用户需要客制化硬件,加入自己的外部设备控制器的话, 用户可以按照如下步骤操: ( 如Figure 1-2左半部所示) 1) 编写RTL代码, 并且仿真 2) 用Intel Quartus Prime综合RTL代码, 产生.sof文件 3) 将.sof文件与.hex文件合并成.pof文件 4) 烧制FPGA Step FPGA M10 C User Guide Page

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20 Figure 1-2 Design Flow for PulseRain M10

2 软件设计(Software Design) 本章节将详细介绍Figure 1-2中所示的软件设计流程. 2.1 连接开发板(Connect the Board) 按照Section 1.2中描述的方法,将Step FPGA开发系统和Windows PC 相连. 小脚丫的Base Board上有一个 用Silicon Labs CP2102制作的USB/UART串口, 其End Point被设置成USB CDC Device.在Windows 10下,该设 备会自动被确认为一个COM口,而无需驱动程序.(在其它Windows平台下,可能需要一个.inf 文件来配置 驱动.) 如果一切正常的话, 在设备管理器里面可以看到如Figure 2-1所示的串口. Step FPGA M10 C User Guide Page