EBAZ4205使い方

Last updated at 2024-02-01Posted at 2022-08-13

　FPGAホントに何も分からんので，調べながら動かしてみて記録を残します．
　な，なんとWindows11でやります．

使う物

EBAZ4205(XC7Z010が載っている中古ボード）
拡張ボード（2022年6月頃からAliexpressで流通し始めたボード）
XILINX互換のJTAGデバッガ(筆者の環境では特にドライバなど必要なかった）

拡張ボード

　HDMIコネクタや，1.3インチLCDが載っている．このボードのUSB TypeC端子からFPGAボードへも電源供給できる．
　シルク印刷でFPGAのどのポートに対応するかが書いてあり好感が持てる．
　電源は，FPGAボードからピンヘッダ経由でもらうか（ボードの改造必要），USB TypeCケーブルで5Vを給電する．ボード上に1117-3.3が載っており，3.3Vを生成できる．

FPGAピン番号	名前	デバイス
E19	ユーザLED1	LED
K17	ユーザLED2	LED
H18	ユーザLED3	LED
T19	KEY1_T19	SW
U20	KEY3_U20	SW
P19	KEY2_P19	SW
U19	KEY4_U19	SW
V20	KEY5_v20	SW
D18	DEEP_D18	ブザー
~	~	HDMIコネクタ
~	~	1.3”LCD

買った物のチェック

　拡張ボードは，中国で趣味の人が適当に格安PCBで作ったものと思われる．従って，はんだ付けに問題がないかを通電前にチェックした方がよさそうです．

LCDの1ピン2ピンがショートしていた……

お勉強開始

1:Linux起動

　最初からFlashにLinuxが入っているので，電源を入れればLinuxが起動します．
　FPGAボードのピンヘッダJ7経由でUART接続(デフォルトで115200だった)すればログインできますが，passwordの問題などで，ひと手間必要です．

参照ウェブサイト

^（0）最初に入っているLinuxを起動するまで

2:VivadoでPL側の開発

SoCの選択は，XC7Z010CLG400-1．

Lチカとかなんとか

　拡張ボードのスイッチKEY1_T19と，FPGAボードのRJ45横にあるLED（緑）を使ってLED ON/OFFしてみる．

FPGAピン番号	デバイス	分類
W13	LED(Green)	FPGAボード
U19	KEY1_T19	拡張ボード

module key2led(
    input sw1,
    output led1
    );
    
    assign led1 = sw1;
endmodule

key2led.xdc

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports sw1]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports led1]
set_property PACKAGE_PIN W13 [get_ports led1]
set_property PACKAGE_PIN U19 [get_ports sw1]

参照ウェブサイト

^（1）vivadoでプロジェクトを作る（Spartan7向け解説）
^（2）Vivadoの基本的な使い方の説明

はまったこと

XILINX（パチモン）のプログラマHS-2を接続しただけではFPGAボードに電源が入らない（拡張ボードのUSBから給電した）
FPGAボードのスイッチS2，S3はPL側から触れない

タイマー

　FPGAボードにX3が実装されていないので，なんらかの方法でクロックを持ってくる必要がある．
　筆者の入手したFPGAボードにはY3（イーサネット用の25MHz）が実装されていた（実装されていない場合もあるらしい）のでこれが使える．やった～

　水晶（Y3）とFPGA（U31）とをつなぐチップ抵抗R1485（FPGAボード裏面にある）が実装されていないので，0オームのチップ抵抗を付けるか，はんだでジャンパする．ジャンパするとFPGAのU18ポートにクロックが入る．電圧レベルは要確認（筆者はLVCMOS15にした）．

※ 手元にY3が実装されていないボードもあったので見てみると，こちらはR1485が実装されていた．このボードには2つある冷却ファンコネクタにつながるSPEED信号？用のフォトカプラも実装されていない．

FPGAピン番号	デバイス	分類
U18	Y3(XOUT.0)	FPGAボード
E19	LED1	拡張ボード
K17	LED2	拡張ボード
H18	LED3	拡張ボード
U20	KEY3	拡張ボード

module l_chika(
   input clk,         //from OCR
   input resetKey,
   output led1,
   output led2,
   output led3
    );
    
    wire clk1Hz;
    reg [2:0] pattern;
    
    clkdiv clkdiv1(.ck(clk), .max(26'd25_000_000), .tc(clk1Hz));
    
    always @(posedge clk1Hz)begin
        if(!resetKey)
            pattern <= 3'b000;
        else
            pattern <= pattern + 1'b1;
    end
    assign led1 = pattern[0];
    assign led2 = pattern[1];
    assign led3 = pattern[2];
    
endmodule

module clkdiv(
    input ck,
    input [25:0] max,
    output tc
    );
    
    reg [25:0] count;
   
    always @(posedge ck)begin
            if(count > max)
            // if(tc == 1'b1)
                count <= 26'd0;
            else
                count <= count + 26'd1;
        end

    assign tc = (count == max);
    // assign tc = (count >= max) ? 1'b1 : 1'b0;  //これだとダメだった
endmodule

スーパーはまったこと

clkdivの2か所について当初は，上に掲載したリストのコメントアウトした部分のような記述をしていたが，それだとうまく動かなかった．
　GOWINでは動いたのに，なぜだめなんだろう…
当初，ILA（ロジアナ）がうまく動かなかった．本に書いてある通りJTAGクロック速過ぎが原因．15MHz→10MHzにしたら，動きました．本当にありがとうございました^（K）．
プログラマがパチモンだからでしょうね．

HDMIコネクタから出力

　本^（K）のHDMI出力をやってみる．
　I/Oポートは次の通り．

FPGAピン番号	信号	I/O Std
U20	RST	LVCMOS33
B19	HDMI_P[2]	TMDS_33*
C20	HDMI_P[1]	TMDS_33*
D19	HDMI_P[0]	TMDS_33*
U18	CLK	LVCMOS33
F19	HDMI_CLK_P	TMDS_33*

クロックは25MHzを入れるので，乗数を調整する．

省略
module pckgen (
    input   SYSCLK,
    output  PCK
);

wire CLKFBOUT, iPCK, locked;
BUFG iBUFG (.I(iPCK), .O(PCK));

   MMCME2_BASE #(
      .BANDWIDTH("OPTIMIZED"),  
      .CLKFBOUT_MULT_F(36.0),   // 乗数M(2.000-64.000)
      .CLKFBOUT_PHASE(0.0),     
      .CLKIN1_PERIOD(40.0),      // CLKINの周期 modified: 8 -> 40
     
      .CLKOUT1_DIVIDE(1),
      .CLKOUT2_DIVIDE(1),
      .CLKOUT3_DIVIDE(1),
      .CLKOUT4_DIVIDE(1),
      .CLKOUT5_DIVIDE(1),
      .CLKOUT6_DIVIDE(1),
      .CLKOUT0_DIVIDE_F(35.75),  // 除数Q(1.000-128.000)
      
      .CLKOUT0_DUTY_CYCLE(0.5), 
      .CLKOUT1_DUTY_CYCLE(0.5),
      .CLKOUT2_DUTY_CYCLE(0.5),
      .CLKOUT3_DUTY_CYCLE(0.5),
      .CLKOUT4_DUTY_CYCLE(0.5),
      .CLKOUT5_DUTY_CYCLE(0.5),
      .CLKOUT6_DUTY_CYCLE(0.5),
      
      .CLKOUT0_PHASE(0.0),
      .CLKOUT1_PHASE(0.0),
      .CLKOUT2_PHASE(0.0),
      .CLKOUT3_PHASE(0.0),
      .CLKOUT4_PHASE(0.0),
      .CLKOUT5_PHASE(0.0),
      .CLKOUT6_PHASE(0.0),
      .CLKOUT4_CASCADE("FALSE"), counter with CLKOUT6 (FALSE, TRUE)
      .DIVCLK_DIVIDE(1),         // 除数D(1-106) modified: 5 -> 1
      .REF_JITTER1(0.0),         
      .STARTUP_WAIT("FALSE")     
   )
省略

はまったこと

RSTは拡張ボードに載っているU20（真ん中のSW）を使ったが，負論理で入ってくるので，RSTを反転する必要があった．

// 中略
module pattern_hdmi(
    input           CLK,
    input           RST,
    output          HDMI_CLK_N, HDMI_CLK_P,
    output  [2:0]   HDMI_N, HDMI_P
);

wire [7:0] VGA_R,  VGA_G,  VGA_B;
wire       VGA_HS, VGA_VS, VGA_DE;
wire       PCK;

/* パターン表示回路を接続 */
pattern pattern(
    .CLK    (CLK),
    .RST    (!RST),
    .VGA_R  (VGA_R),
    .VGA_G  (VGA_G),
    .VGA_B  (VGA_B),
    .VGA_HS (VGA_HS),
    .VGA_VS (VGA_VS),
    .VGA_DE (VGA_DE),
    .PCK    (PCK)
);

/* HDMI信号生成IPを接続 */
rgb2dvi #(
    .kClkPrimitive("MMCM"),
    .kClkRange  (5)  // 25MHz <= fPCK < 30MHz
    )
  rgb2dvi (
    .PixelClk   (PCK),
    .TMDS_Clk_n (HDMI_CLK_N),
    .TMDS_Clk_p (HDMI_CLK_P),
    .TMDS_Data_n(HDMI_N),
    .TMDS_Data_p(HDMI_P),
    .aRst       (!RST),
    .vid_pData  ({VGA_R, VGA_B, VGA_G}),
    .vid_pHSync (VGA_HS),
    .vid_pVDE   (VGA_DE),
    .vid_pVSync (VGA_VS)
);

endmodule