基于Fpga的Pmod与Arduino接口映射.doc

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1、基于Fpga的Pmod与Arduino接口映射引言　　多年以来，一直存在标准泛滥的现象，而我们电子业尤其严重。您是否曾经想过，为什么我们对有些奇怪的数字或测量计的东西建立标准？关于航天飞机的固体燃料火箭推进器的直径是否真的源自于马屁股的宽度的讨论非常激烈。2相当的稀奇和有趣。但是，接受事实会更有成效：总是会有很多标准，我们必须找到使其很好配合的途径。工程师和制造商均涉及到一个共同领域，其中标准的不兼容特别麻烦：原型平台。幸运的是，有些方法可以缓解这些不兼容性。下文中我们将进一步分析讨论。开发板扩展标准　　多年来，元件制造商一直提供开发系统，帮助其客户采用其元

2、件设计应用。对于可编程器件，例如FPGA和微控制器，始终存在与其它元件的接口，以便能够与硬件同步或者早于硬件进行软件开发。随着时间推移，涌现出了关于这些“扩展接口”的非常松散的伪标准，其中有些标准的一致性相对较好。Xilinx等FPGA厂商推动这些标准，例如FMC，使客户尽可能简单地迁移到最新平台。Xilinx也采用第三方标准，例如Digilent制定的Pmod标准，用于该接口的外围设备选择较广。微控制器制造商的标准化略慢，许多采用自身的专用接口。然而，制造商动向和Arduino平台普及等市场力量正驱使其也向伪标准靠拢。Pmod非常适合FPGA　　Pmod接

3、口是将外设与FPGA开发板进行组合和匹配的很好方式，可利用方便、可手工焊接的连接器连接八个引脚以及电源和地。FPGA的灵活性允许将其八个信号引脚用于几乎所有功能。尽管这提高了其对于FPGA的实用性，但也造成该接口难以配合那些外设功能分配给特定引脚的微控制器。为解决这一问题，Digilent定义了多种不同的Pmod引脚排列类型，不同的功能分配给特定的引脚(图1)。　　　　图1.Pmod引脚排列类型将不同的功能分配给特定引脚。类型定义使得微控制器板较容易使用Pmod接口标准，但仍然存在挑战。利用许多微控制器有限的引脚复用能力，难以实现真正的通用接口，已被废弃的T

4、ype3UART接口就是很好的例子。然而，即使存在局限性，对于原型或教育目的，Pmod接口是一种非常有用的扩展端口。Arduino伪标准　　Arduino伪标准是一个完全不同的老顽固，是出于各种原因为不同群体开发的不同平台。最初的Arduino开发板仅提供简单微控制器引脚，然后增加足够的支持器件，从而使编程变得简单，并且爱好者仍然可承受。由于其简单性，原始引脚排列按照微控制器的性能定义。随着平台发展到支持功能更多的处理器，该伪标准逐渐碎片化，具有各种引脚复用组合，可以说是例外多于规则。有些问题，例如支持不同的I/O电压以及I2C信号的不一致性，在第3版的UN

5、O板中得到了解决。然而，在将扩展板与Arduino开发板(或任何Arduino衍生产品)配对使用时，必须仔细检查兼容性。并且可供选择的Arduino衍生产品很多(图2)，即使仅限于Arduino网站提供的官方开发板，引脚兼容性也并不简单。但是，一般而言，每个具有特殊功能的Arduino引脚也可用作通用I/O(即GPIO)。　　　　图2.Arduino开发板配置为多种衍生产品，以支持不同的设计和应用。与Pmod接口中一个引脚可用作多种特殊功能不同，大多数Arduino引脚通常执行单一的特殊功能。从根源上讲，Arduino伪规范比Pmod接口更适合于微控制器。所

6、以，这就是Arduino规格的微控制器板比Pmod连接器的微控制器板更容易找到的原因。Pmod与Arduino接口之间的映射　　我们可以采用Pmod接口和Arduino伪标准，两者各有众多