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Scheda di accelerazione Spartan Edge

Scheda di accelerazione Spartan Edge

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La scheda di accelerazione Spartan Edge ("scheda SEA" in breve) è una scheda di sviluppo FPGA leggera; è basata sul chip Spartan-7 di Xilinx e segue il fattore di forma dello shield Arduino. Quindi, può essere usata come shield Arduino per pilotare un LCD e una videocamera o come scheda di sviluppo FPGA autonoma. Inoltre, con l'aiuto del chip ESP32 integrato, la scheda SEA permette anche di abilitare la funzione WiFi e Bluetooth sull'Arduino.

Spartan-7 è il chip FPGA più nuovo ed economico della famiglia FPGA di Xilinx, e offre le prestazioni per watt migliori della categoria. Inoltre, forniamo le API FPGA complete per Arduino, il che significa che gli utenti Arduino sono in grado di utilizzare la funzione FPGA senza avere alcuna conoscenza sugli FPGA. Questa scheda amplierà le capacità di Arduino in molti modi, come la semplice elaborazione delle immagini e l'applicazione di visione artificiale, la crittografia e la decrittografia del segnale e il campionamento e l'elaborazione del segnale.

  • Caratteristiche
  • Specifiche e periferiche della scheda
  • Primi passi e progetti di riferimento

Caratteristiche

  • Interfaccia mini HDMI, MIPI integrata
  • Supporta Raspberry Pi Camera v1.0 (OV5640)
  • Supporto massimo per la trasmissione di immagini a 30 fps
  • IoT WiFi e Bluetooth con ESP32
  • Supporta AWS, Azure e altri servizi cloud
  • Supporta l'algoritmo di crittografia software
  • 20 porte I/O estese definite dall'utente (modalità autonoma)
  • 10 porte I/O estese definite dall'utente (modalità shield Arduino)
  • API FPGA complete per Arduino
  • ADC e DAC a 8 bit
  • Giroscopio e accelerometro a 6 assi
  • 2 LED RGB utente e pulsanti
  • Modalità shield Arduino
  • Modalità autonoma FPGA

Applicazioni

  • Progettazione Vivado con ingresso videocamera MIPI e uscita HDMI
  • LED integrato, interruttore DIP, involucro di riferimento ADC e DAC
  • Involucro giroscopio integrato
  • Fornire espansione GPIO/UART/ADC/DAC/LED RGB per Arduino
  • Involucro generatore di segnali (richiede la configurazione di Arduino)
  • Involucro generatore di segnali controllato da ESP32
  • Utilizzo dell'involucro della piattaforma IoT AWS GreenGrass
  • Riconoscimento dei colori e involucro per tracciamento degli oggetti
  • Involucro per riconoscimento grafico (riconoscimento triangolo, cerchio e quadrato)
  • Involucro per riconoscimento dei caratteri digitali
  • Implementazione dell'algoritmo di crittografia e decrittografia AES nell'FPGA
  • Implementazione dell'algoritmo PID nell'FPGA
 
Scheda di accelerazione Spartan Edge di Seeed

Scheda di accelerazione Spartan Edge

Codice DigiKey: 1597-102030005-ND

Scheda di espansione per la valutazione della piattaforma Arduino embedded FPGA XC7S15, ESP32

 

Specifiche FPGA

Attenzione

La tensione IO dello shield SEA è 5 V e la tensione IO dell'FPGA è 3,3 V, quindi abbiamo realizzato un divisore di tensione per rendere compatibile la tensione degli IO. La tensione IO di 3,3 V della serie SAM D21 sarà inferiore a 3,3 V dopo la divisione della tensione, il che non è sufficiente per pilotare l'IO dell'FPGA. Pertanto, al momento, la scheda di sviluppo SEA supporta solo la scheda Arduino IO a 5 V, come Arduino UNO e Seeeduino V4.2.

Chip FPGA Spartan-7 XC7S15 Celle logiche 12.800
Slice 2000 Flip-flop CLB 16,0000
Max RAM distribuita (kB) 150 Blocco RAM/FIFO con ECC (36 kB ciascuno) 10
Blocco RAM totale (kB) 360 Tile di gestione clock (1 MMCM + 1 PLL) 2
Slice DSP 20 Chip wireless Espressif ESP32-D0WDQ6
Wi-Fi 802.11 b/g/n 2,4 GHz Bluetooth Bluetooth 4.1 con BLE
Video Mini HDMI (1) Foto/videocamera Interfaccia CSI/MIPI (compatibile con Raspberry Pi Camera V1 - OV5640) (1)
Scheda SD Slot per scheda Micro SD (1) GPIO FPGA Basetta a 10 pin (IO9~IO0)
GPIO Arduino Basetta a 32 pin (fattore di forma Arduino) Grove Connettore Grove (I2C/D2) (2)
LED LED monocromatico (2) Pulsante Avvio (1)
Ripristino (1)
LED RGB (2) Ripristino FPGA (1)
Utente (2)
Interruttore Interruttore modalità alimentazione (1) Tensione di funzionamento 5 V
Interruttore DIP a 5 canali (1)
Tensione I/O 5 V Modalità alimentazione USB Type-C 5 V
VIN 8~17 V
Arduino Micro USB 5 V
ADC ADC1173 a 8 bit Accelerometro e giroscopio LSM6DS3TR a 6 assi
 

Descrizioni e posizioni periferiche scheda SEA

1 FPGA: XC7S15-1FTGB196C 11 Interruttori DIP 19 Interfaccia di download JTAG FPGA
2 Wi-Fi/Bluetooth: ESP32-D0WDQ6 Interruttori utente K1-K4 20 Connettore Grove: I2C (1); D2 e D3 (1)
Modalità di programmazione FPGA interruttore K5
3 Accelerometro e giroscopio a 6 assi: LSM6DS3TR ->>>> JTAG: utilizzo dello strumento di programmazione ufficiale di Xilinx 21 Antenna in chip ceramico
->>>> Slave: utilizzo di ESP32 per la programmazione dell'FPGA
4 DAC: DAC7311IDCKR 12 Pulsante ESP32: avvio e ripristino 22 ADC: ADC1173
5 Buck c.c./c.c.: TPS62130 13 Pulsante FPGA: USER1 USER2 FPGA_RST 23 SPI Flash : W25Q32JVZPIG
6 USB-UART: CP2102-GMR 14 LED utente: L1/L2/RGB1/RGB2 24 Interruttore analogico：DG2788A
PWR: accensione
FPGA_DONE : Si accende dopo aver programmato l'FPGA con ESP32.
7 USB: Type-C 15 Interruttore di alimentazione: 25 LDO: XC6221B102MR
USB->Alimentato da USB Type-C (5 V c.c.)
5 V->Alimentato da pin VIN (8~17 V c.c.)
8 Mini HDMI 16 Modalità alimentazione: 26 LDO: RT9013-18GB
OFF->Isola l'alimentazione di Arduino e shield
ON -> Collega alimentazione di Arduino e shield
9 Interfaccia CSI: videocamera MIPI (compatibile con Raspberry Pi Camera V1 - OV5640) 17 Uscita DAC e basetta di ingresso ADC 27 LDO: CJ1117-3V3
10 Basetta Arduino: compatibile con Arduino UNO 18 IO FPGA: IO9~IO0 28 Slot per scheda SD: scheda Micro SD/TF
Scheda di accelerazione Spartan Edge - Vista dall'alto
Scheda di accelerazione Spartan Edge - Vista dal basso
Scheda di accelerazione Spartan Edge con scheda SEA Scheda di accelerazione Spartan Edge
 

La seguente documentazione ti guida attraverso il processo di creazione dei progetti FPGA sulla scheda SEA con il software Vivado 2019.2 di Xilinx.

Scheda di accelerazione Spartan Edge - Manuale di sviluppo - Parte FPGA

Scheda di accelerazione Spartan Edge - Manuale di sviluppo - Parte sperimentazione

Scheda di accelerazione Spartan Edge - Manuale di sviluppo - Parte ESP32
 

Yongming Tang, ricercatore; membro di SID, IEEE, CVS (China Vacuum Society), direttore del Teacher Teaching Development Center della Southeast University. Da molti anni è impegnato nell'insegnamento di corsi di scienze e tecnologie elettroniche, ha curato un libro di testo ("Building Your Digital Building Blocks") e ha tradotto un libro di testo. Ha creato e organizzato i concorsi di progettazione Southeast University PLD Design Competition e National College Student FPGA Innovation Design Competition. Ha anche vinto il secondo premio nel National Teaching Achievement, un premio speciale per l'insegnamento nella provincia di Jiangsu, un primo premio e ha vinto il secondo premio per ciascuno.

Zhixiong Di, Ph.D., Vice Preside del Dipartimento di Ingegneria Elettronica, della Scuola di Scienze e Tecnologie dell'Informazione, Southwest Jiaotong University. Nel 2014 si è laureato presso la Xidian University con una specializzazione in microelettronica, elettronica a stato solido. La sua direzione di ricerca è la progettazione del sistema hardware VLSI di compressione delle immagini ad alte prestazioni e l'algoritmo di layout del circuito integrato digitale e la progettazione hardware intelligente FPGA. Ha pubblicato diversi documenti di ricerca SCI/EI e autorizzato più di dieci brevetti di invenzione cinesi. Ha servito come presidente del sub-forum della conferenza CCF-DAC 2020. È stato giudice delle finali di discipline come la China Postgraduate Electronic Design Competition, la China Postgraduate Innovation "Core" Competition e la National Undergraduate FPGA Innovation Design Competition.