目录
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- 一、Nexus 4 DDR开发板
- 二、主要外围接口电路
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- （1）Nexus4 DDR Artix-7FPGA引脚分配
- （2）LED灯电路
- （3）拨码开关电路
- （4）按键电路
- （5）数码管电路
一、Nexus 4 DDR开发板
Nexus 4 DDR开发板搭载 Xilinx@ artix-7FPGA芯片，是一个打开即用型的数字电路开发平台，帮助使用者能够在课堂环境下实现诸多工业领域的应用。
相比早期版本,经优化后的 Artix7FPGA芯片能够实现更高性能的逻辑，并且能提供更多的容量,更好的性能以及更丰富的资源。
Nexus4DDR开发板集成了USB、以太网和其他端口,能实现从理论型组合电路到强大的嵌入式处理器的多种设计。
几个内置的外设:包括一个加速度计，一个温度传感器,微机电系统数字麦克风，扩音器和大量的I/O设备使 Nexus4DDR在不需要任何其他组件的情况下就能满足广泛的设计需求。新一代的 Nexus4DDR最值得被关注的改良是将原先的16MB的 Cellularram升级为128MB的DDR2SDRAM内存。 Nexus4DDR开发板如图所示，表4.1给出了 Nexus4DDR开发板功能说明。
二、主要外围接口电路
（1）Nexus4 DDR Artix-7FPGA引脚分配
板卡包含16个拨动开关、5个按键、16个独立的LED指示灯和8位7段数码管，如图2所示。
实际应用中，如果误把分配给按键或拨动开关的FPGA引脚定义为输出将容易出现短路现象。因此，按键与拨动开关通过电阻与FPGA相连，以防止短路损坏FPGA。
5个按键作为瞬时开关，默认状态为低电平，当被按下时输出高电平。拨动开关根据拨动位置产生恒定高电平或低电平信号。
16个独立高效率的LED指示灯的阳极分别通过3309电阻与FPGA相连，当对应1O引脚为高电平时，点亮相应的LED指示灯。
此外，上电指示灯、FPGA编程状态指示灯和USB端口状态指示灯，用户不能使用。板卡上 Nexus4 DDR Artix7FPGA的引脚分配如表2所示，表中给出了用户I/O信号、7段数码管信号与FPGA引脚的对应关系
（2）LED灯电路
LED灯电路如图2所示。当FPGA输出为高电平时，相应的LED点亮;否则，LED熄灭。板上配有16个LED。在实验中灵活应用，可用作标志显示或代码调试结果显示。
（3）拨码开关电路
拨码开关电路如图2所示。使用该16位拨码开关时需要注意:当开关拨到下挡时，表示FPGA输入为低电平。
（4）按键电路
按键电路如图2所示。板上配有5个按键，当按键按下时，表示FPGA的相应输入脚为高电平。在开发学习过程中，建议每个工程项目都有一个复位输入，这样有利于代码调试
（5）数码管电路
数码管电路如图2所示。板卡使用的是两个4位带小数点的7段共阳数码管，每位都由7段LED组成。每一段LED可以单独描述，当相应的输出脚为低电平时，该段位的LED点亮。虽然每一位数码管都有128种状态，但是实际中常用的是十进制数。位选位也是低电平选通。
每一位数码管的7段LED的阳极都连接在一起，形成共阳极结点，7段LED的阴极都是彼此独立的，如图4.3所示。共阳极信号用于4位数码管的输入信号使能端，4位数码管中相同段位的阴极连接到一起，分别命名为CA~CG。例如，4个数码管的D段LED的阴极都连接在一起，形成一个单独的电路结点，命名为CD。这些7段LED的阴极信号用于4位数码管显示，这种信号连接方式会产生多路显示，用户必须根据数码管的阳极使能信号来分别点亮相应数码管的段位。
为了点亮一段LED，阳极应为高电平，阴极为低电平。然而，板卡使用晶体管驱动共阳极结点，使得共阳极的使能反向。因此ANO ~ AN3、AN4 ~ AN7和CA ~ CG/DP信号都是低电平有效。当AN0 ~ AN3、AN4 ~ AN7为高电平时，数码管均不亮；AN0 ~ AN3、AN4 ~ AN7为低电平时，对应数码管的共阳极端为高电平，如果该数码管的阴极信号CA ~ CG和小数点DP为低电平，则对应LED段点亮。如果ANO ~ AN3、AN4 ~ AN7同时为低电平则数码管会显示同样的内容。
实际应用中，经常需要多个数码管显示，一般采取动态扫描显示方式。这种方式利用了人眼的滞留现象，即多个发光管轮流交替点亮。板卡上的8个数码管，只要在刷新周期1~ 16ms(对应刷新频率为60~1000Hz)期间使8个数码管轮流点亮一次(每个数码管的点亮时间就是刷新周期的1/8)，则人眼感觉不到闪烁，宏观上仍可看到8位LED同时显示的效果。例如，刷新频率为62.5Hz，8个数码管的刷新周期为16ms，每一位数码管应该点亮1/8刷新周期，即2ms。
8位数码管的扫描控制时序图如图4所示，当数码管对应的阳极信号为高电平时，控制器必须按照正确的方式驱动相应数码管的阴极为低电平。例如，如果AN1为低电平且保持4ms，7段信号CA、CA和CC为低电平，则对应数码管显示为“7”;若AN1无效，AN0低电平有效且保持4ms，7段信号CB和CC为低电平，对应数码管显示为“1”，这样周而复始，则两个高位数码管始终显示为“71”。
