【精品博文】基于FPGA的原理图PCB设计

我的开发工具：Cadence 16.6，所用 FPGA为Altera家的。

画FPGA原理图需准备以下资料：

(1) 原理图库文件

(2) 芯片手册

(3) Pin out file

原理图库文件可以从官网上下载，比如我用cadence画Altera家EP4CE115F29I7N原理图，就直接下载EP4CE115.OLB文件。

https://www.altera.com/support/support-resources/download/board-layout-test/pcb/pcb-cadence.html

原理图中，这种大量管脚的芯片一般分为多个part，包括电源、地、各个bank、配置等。

芯片手册几乎给出了关于这个芯片设计（Cyclone IV Device Handbook）的所有需注意的问题，包括配置方式、全局时钟网络、专用时钟接口、lvds接口等。

pin out file中有每个管脚的详细说明。

（1）芯片配置

配置方式主要有JTAG或AS模式我只预留JTAG接口，有些板子上预留了两个下载接口，一个JTAG，用于下载程序，一个AS，用于固化程序，感觉这样很麻烦，我在固化时选择JIC（JTAG Indirect Configuration File）文件，尽管相对于AS模式会固化程序会慢一点，但毕业还是JTAG方式，这样就省去了烦琐的AS模式。

JTAG方式有用的信号其实就4个：TCK（测试时钟）、TDO（测试数据输出）、TMS（测试模式选择）、TDI（测试数据输入），再加上VCC和GND，共6根线，所以其实可以把标准10pin下载口简化为6pin，标准10pin下载口体积大，而6pin连接器可以自己选择，这样更方便。nConfig、nStatus、CONF_DONE、TMS、TDI需要上拉，TCK需要下拉。

配置芯片一般为EPCS系列，如EPCS64，EPCS128，相应地，可以用ST公司的M25P64和M25P128代替，连接方式如下图所示。

画完原理图，一定要检查下面16个管脚，连接是否正确，否则，板子很可能不工作

（2）专用时钟

专用时钟输入与输出的选择仍然需要参考，首先，专用时钟输入管脚都是可以驱动内部PLL的，可以配置为普通IO输入，但不能配置为输出管脚，之前有一次就因为没太注意，把这个管脚用作了输出，结果板子出了问题。而专用时钟输出管脚，可以用于普通IO输出，也可以用于时钟输出。设计时，最好是把专用时钟输入管脚全部用作时钟输入，把专用时钟输出管脚全部胜任专用时钟输出，毕竟，IO资源一般不会这么紧张。

（3）lvds设计

关于lvds设计，需要仔细看技术手册和Pin-Out Files for Altera Devices，下载地址：

https://www.altera.com/support/literature/lit-dp.html#Cyclone-IV

对于c4，rx和tx复用，见Cyclone IV Device Handbook第133页，从pin out file里也可以看出，P和N都是确定好了的，如DIFFIO_T35P和DIFFIO_T35N。

而对于c5器件，存在专用lvds通道，rx和tx是分开的，例如DIFFIO_RX_B1P和DIFFIO_RX_B1N为一对。

关于lvds部分的具体设计，在另一个专题lvds技术连载中会涉及到。

到这里，关于FPGA设计原理图部分基本上是说完了。