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01 一块入门板,该有的都焊上了
入门板最容易缺的是“要不要外挂配置芯片”“IO 够不够引出”“时钟怎么给”。这块板把这三件事都做完了:Flash 在芯片里、40 针全部引出、50MHz 晶振已经焊好。
2112 LUT + 8 个 EBR
LCMXO2-2000HC 有 2112 个 LUT、8 个 9Kb EBR(共 72Kb)、1 个 PLL。跑状态机、并口时序、LED 屏扫描、简单的数据缓存都够,做接口转换和 glue logic 也宽裕。
配置 Flash 在芯片里
MachXO2 把配置 Flash 做进了芯片,不用外挂 SPI Flash,也不占板面。烧一次 JED 文件就永久保存,断电再上电立即启动,适合做上电就要工作的控制板。
全部 IO 引出,等长走线
J6 / J7 两个 2×20 排针把能用的 IO 全引出来,板上丝印直接标 IO 号(IO64、IO15…)。手册明确写明 IO 数据线已做等长处理,接并口外设、摄像头、屏都省心。
内核、辅助、IO 电源独立
三路电源分开供,VCCIO 支持 1.2 / 1.8 / 2.5 / 3.3 V。板上按 3.3 V 焊好,接 1.8 V 器件时改 VCCIO 即可;换 ZE 系列芯片只要改 VCC 电压,同一块板能顶两代用。
50 MHz 晶振,另有内部振荡器
Y1 是 50MHz 有源晶振,接 IO63,宽压 1.8–3.3 V。不想用外部时钟也行:芯片内置振荡器出厂 2.08MHz,可分频到 133kHz,做低速轮询、闪灯、看门狗足够。
Type-C 供电,10P 下载口
Type-C 口(丝印 J1 UART)供电,板上 CH340 顺带做一路串口,接电脑就能收发。J2 是 10P 下载口,用 2×7 灰色排线接 HW-USBN-2B。
02 芯片与逻辑资源
同一块板可以装 LCMXO2-1200HC 或 2000HC,LQFP100 封装从 640HC 到 2000HC 引脚兼容;换 ZE 系列只需改 VCC 电压。
| 芯片型号 | LCMXO2-2000HC-4TG100C(板上丝印 LCHXO2-2000HC-4TG100C) |
|---|---|
| 可选型号 | LCMXO2-1200HC(同板同封装):1280 LUT、7 个 9Kb EBR、1 个 PLL |
| 系列 / 封装 | MachXO2 家族,LQFP100(TG100);640HC ~ 2000HC 同封装可换 |
| 逻辑资源 | 2112 LUT,4 输入查找表结构 |
| 块存储 | 8 × 9Kb EBR(共 72Kb),可配置成单口 / 双口 / 移位寄存器 |
| 时钟 | 1 个 PLL,可倍频、分频、移相;另有时钟分频网络 |
| 配置存储 | 内置配置 Flash,无需外部配置芯片;上电即启动 |
| 硬核 | I²C、SPI、Timer、用户 Flash(UFM),挂在 WISHBONE 总线上 |
| 内置振荡器 | 2.08 MHz,可分频到 133 kHz,不用外部晶振也能跑 |
| IO 电源 | VCCIO 可选 1.2 / 1.8 / 2.5 / 3.3 V;板上默认 3.3 V |
03 板载接口与丝印
板子小,但每个接口都在丝印上写了名字。下表按丝印顺序列,接线时对着板子找就行。
| 丝印 | 接口 / 器件 | 说明 |
|---|---|---|
| J1 UART | USB Type-C | 5 V 供电入口;经 U3(CH340)提供一路串口,接电脑可收发 |
| POWER | 电源开关 | 切断整板供电,下载和接线前先关掉 |
| J2 JTAG | 10P 下载口 | 接 HW-USBN-2B,用 2×7 灰色排线;排线的 5 V 取自下载器 |
| S1 – S4 | 4 个轻触按键 | 接 IO20 / IO21 / IO24 / IO25,按下为低(板上带上拉) |
| LED1 – LED4 | 4 个用户 LED | 接 IO58 / IO60 / IO61 / IO62,高电平点亮 |
| LED5 / LED6 | 状态灯 | LED5 为 3V3 电源指示,LED6 为串口收发指示 |
| Y1 | 50MHz 有源晶振 | 输出接 IO63,宽压 1.8–3.3 V,不用主控再喂时钟 |
| U1 | LCMXO2-2000HC | LQFP100 主芯片,内置配置 Flash |
| U2 | 3.3 V LDO | Type-C 5 V 降到 3.3 V,供 VCCIO 与板上器件 |
| U3 | CH340 | USB 转串口,接 J1 的 D+/D− |
| J6 / J7 | 2×20 排针 | 引出全部 IO,丝印标 IO 号;J7 的 IO58–IO62 与 LED 复用 |
注意:排针和板上功能是复用的。用 J7 的 IO58 / IO60 / IO61 / IO62 时,4 个 LED 会跟着一起动;用 IO20 / IO21 / IO24 / IO25 时,按键会并在这几根线上。做扩展前先看下表,别和自己冲突。
04 引脚定义
LED、晶振、按键三组是固定的;J6 / J7 是通用扩展口,脚序照手册第 7–8 页抄录,实物以板上丝印为准。
| 类别 | 功能 | 方向 | FPGA 引脚 |
|---|---|---|---|
| LED | LED1 / LED2 / LED3 / LED4 | 输出 | 58 / 60 / 61 / 62 |
| 时钟 | Y1 50MHz | 输入 | 63 |
| 按键 | KEY1 / KEY2 / KEY3 / KEY4 | 输入 | 20 / 21 / 24 / 25 |
J6 连接器(2×20,40 脚)
| 脚 | 信号 | 脚 | 信号 | 脚 | 信号 | 脚 | 信号 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 5V | 11 | IO7 | 21 | IO87 | 31 | IO75 |
| 2 | IO64 | 12 | IO4 | 22 | IO86 | 32 | IO74 |
| 3 | IO15 | 13 | IO3 | 23 | — | 33 | IO71 |
| 4 | IO14 | 14 | IO2 | 24 | — | 34 | IO70 |
| 5 | GND | 15 | IO1 | 25 | IO83 | 35 | IO69 |
| 6 | IO13 | 16 | IO99 | 26 | IO82 | 36 | IO68 |
| 7 | IO12 | 17 | IO98 | 27 | IO81 | 37 | IO67 |
| 8 | IO10 | 18 | IO97 | 28 | IO78 | 38 | IO66 |
| 9 | IO9 | 19 | IO96 | 29 | IO77 | 39 | IO65 |
| 10 | IO8 | 20 | IO88 | 30 | IO76 | 40 | 5V/NC |
J7 连接器(2×20,40 脚)
| 脚 | 信号 | 脚 | 信号 | 脚 | 信号 | 脚 | 信号 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 5V | 11 | IO51 | 21 | IO38 | 31 | IO27 |
| 2 | IO62 ★ | 12 | IO49 | 22 | IO37 | 32 | IO25 ▲ |
| 3 | IO61 ★ | 13 | IO48 | 23 | IO36 | 33 | IO24 ▲ |
| 4 | IO60 ★ | 14 | IO47 | 24 | IO35 | 34 | IO21 ▲ |
| 5 | IO59/GND | 15 | IO45 | 25 | IO34 | 35 | IO20 ▲ |
| 6 | IO58 ★ | 16 | IO43 | 26 | IO32 | 36 | IO19 |
| 7 | IO57 | 17 | IO42 | 27 | IO31 | 37 | IO18 |
| 8 | IO54 | 18 | IO41 | 28 | IO30 | 38 | IO17 |
| 9 | IO53 | 19 | IO40 | 29 | IO29 | 39 | IO16 |
| 10 | IO52 | 20 | IO39 | 30 | IO28 | 40 | 5V/NC |
★ 与 LED1–LED4 复用;▲ 与 KEY1–KEY4 复用。J6 的 23 / 24 脚手册未列出,实物按丝印判断;J7 第 5 脚丝印为 IO59/GND,接外部器件前先用万用表确认。
05 从工程到跑起来:四步
软件是 Lattice Diamond。下面按手册的顺序走:建工程 → 编译出 JED 和 bit → Programmer 连线 → 选 SRAM 还是 Flash。
← 左右滑动看完整流程 →
两个容易踩的点
| 下载器供电 | 2×7 灰色排线的 5 V 取自下载器(HW-USBN-2B),不是从开发板取;接线前把 POWER 开关打开,否则 Scan 找不到芯片。 |
|---|---|
| 调试与固化 | 调程序用 SRAM 模式 下 .bit,改一次下一次;定型后再用 Flash 模式 烧 .jed,断电重启程序还在芯片里。 |
| 工程路径 | Diamond 对中文路径不友好,工程放在纯英文目录(如 D:\fpga\xo2_demo)。 |
06 资料、软件与包装
手册、Diamond 安装包和例程工程一起给。例程里带顶层代码和物理约束(.lpf),改引脚号照着改就行。
要换 1200HC、加扩展板或配下载器?
把用途、需要的 IO 数量和是否要固化程序告诉我们,按你的方案配好芯片型号、排线和下载器再发。