2024年1月11日发(作者：)

FPGA黑金开发板

AX301

使用指南 Rev 3.0

黑金动力社区 编

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技术支持

我们技术支持是通过论坛进行的，如果您有任何与小黑有关的技术问题，请发帖到黑金动力社区的FPGA黑金开发板专栏，我们有工程师负责为您解决相关问题。同时，教程、视频、资料等更新，全部通过黑金动力社区网站来进行发布，敬请关注。网址：

常见问题解答

在论坛中，我们建立了一个归纳贴，将常见的问题都收集在了这个贴下面，如遇到问题，请大家先去里面查看，如果没有解决，再在相应的板块提问。网址：/?mod=viewthread&tid=9470

官方博客

黑金动力社区官方博客负责发布相关技术博文，产品信息，及各种资料的更新，地址： /

官方淘宝店

黑金官方淘宝店负责销售有黑金动力社区设计研发的各种产品，如有需要请登录黑金动力社区官方淘宝店，地址：

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一、 产品图片

二、 致谢

感谢您选购了由黑金动力社区研发设计的FPGA黑金开发板。从此以后，

FPGA黑金开发板（以后简称小黑）将陪伴您一起走进FPGA的世界，希望小黑能够成为您在FPGA学习路途中的好伙伴、好助手、好兄弟。

三、 内容简介

小黑是由黑金动力社区的黑金研发团队精心设计出来的。为了让小黑能在您的学习过程中助您一臂之力，我们的工程师为小黑配备了很多的资料。下面我们就给您介绍一下我们的这些资料。

我们为小黑配套了三张DVD光盘（光盘A、光盘B，还有一张软件光盘C），光盘A中主要包含配套的原理图、教程、源代码、脚本文件以及试验用的软件，光盘B中主要包含视频教程等内容，软件光盘C装的是Quartus，NIOS,Modelsim软件。

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光盘A的根目录如下表所示：

目录 内容

01_用户手册 小黑的用户手册

02_原理图 小黑的PDF版本原理图

03_芯片手册 小黑用到的所有芯片的芯片手册

04_PCB

小黑完整的PCB和原理图，ALTIUM格式

05_软件安装视频 Quartus 11.0等相关软件的安装视频演示

06_出厂恢复程序 小黑恢复出厂用的程序及说明

07_软件 配套实验软件（QUARTUS NIOS软件在另一张光盘中）

08_TCL

TCL脚本文件，可以通过记事本等软件打开

09_verilog快速入门视频 是从最基本讲起的Verilog入门视频

10_NIOS

NIOS II的所有例程及教程

11_VERILOG

Verilog的所有例程及教程

12_DEMO_N

测试小黑的NIOS程序

13_DEMO_V

测试小黑的Verilog程序

14_TFT_OV7670_VGA

7寸屏、摄像头、VGA测试程序

15_PCB库 开发板涉及到的所有元器件的PCB封装库

16_原理图库 开发板涉及到的所有元器件的原理图封装库

17_Modelsim

Modelsim原创教程及相关例程

18_TimeQuest

TimeQuest原创教程及相关例程

光盘B的根目录如下表所示：

目录 内容

FPGA资料 我们多年收集的FPGA资料，非常有价值

NIOSII

是由我们黑金动力社区原创录制的NIOS视频教程，详细讲述了NIOS开发的整个过程。

官方视频

ALTERA公司发布的43集FPGA视频教程，涉及了FPGA开发过程的多种技术的指导，对FPGA初学者很有用。

夏宇闻Verilog视频 夏宇闻老师的16集Verilog视频教程

周立功Verilog视频 周立功发布的7集Verilog视频教程

两张DVD光盘的内容通过上述表格大家可以大概了解了。接下来，我将结合两张光盘的内容来带领大家一步一步的来了解开发FPGA的前期工作，让大家可以尽快上手使用小黑。

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四、 收货与检测

当您收到小黑以后，第一件事当然是好好观摩一下小黑的“容颜”了。如果发现小黑由于运输过程中被“毁容”了，请立刻跟我们的客服联系。小黑出厂前通过封装机进行封装，收到以后，请查看是否是原装没拆封的，如果发现有拆封秦光，请与我们客服联系。

接下来就是上电检测了。小黑在出厂之前，已经经过了多轮的严格测试，而且有DEMO程序下载到FPGA中 （下载的程序是光盘A中的DEMO_N文件夹下的NIOS II测试程序）。

在上电之前，我们需要安装USB转串口的驱动软件（光盘A07_软件pl2303驱动PL2303_Prolific_DriverInstaller_）。

安装好以后，我们通过包裹中自带的红色扁平USB线跟电脑进行连接，红色USB线，如下图所示。通过USB线来让电脑给开发板供电，同时USB线也起到了串口数据通信的作用（开发板自带U转串电路）。

连接好以后，我们按下开关，此时，我们应该可以看到开发板以下现象：

1. 蜂鸣器响一声后停止；

2. 电源指示灯LED4亮；

3. LED0，LED1，LED2，LED3四个LED进行流水灯；

4. 串口发送指示灯TXD 不断闪烁；

5. 数码管进行从000000,开始进行不断计数；

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6. 打开串口调试助手（光盘A07_软件串口调试助手）,首先需要设置一下，端口，这个要根据自己的电脑来决定选择哪个，多个端口情况下，正常选择最后一个。波特率115200，其他都默认，然后点击打开串口。显示内容如下图所示：

由于快递公司禁止包裹中携带电池，所以所有开发板统一不携带电池。

如果您要自行购买，电池型号为CR1220 - 3V,请核对好型号。

出现上述现象以后，小黑的主要部件检测完成。其余未用到的部件，将会在后续的试验中都得到验证。

五、 软件安装

安装视频在光盘A下05_软件安装视频中。

接下来的工作就是要开始安装软件了，所有开发软件，都在光盘C中。ALTERA公司的FPGA开发环境是Quartus II,我们所使用的版本是11.0sp1，如果想要开发NIOS II，还需要安装NIOS II IDE,他的版本要跟Quartus II版本一致，这个是必须的，不然在编译过程中，NIOS II IDE会产生错误。

请注意：请把光盘C复制到没有任何中文和空格的路径下，否则安装过程中，第二步将没有反应，很多用户没有注意到路径中有中文或者空格的问题。

光盘中提供了FPGA相关的开发软件，安装过程为（请注意，步骤2,3不能调换，不然软件运行的时候会出现错误）：

1. 安装11.0_quartus_;

2. 安装文件夹下11.0_devices_windows下的;

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3. 安装11.0sp1_quartus_；

4. 通过Crack_QII_11.0_SP1_进行破解；

5. 安装11.0_legacy_nios2_；

6. 安装11.0sp1_legacy_nios2_；

7. 安装或（根据系统决定，32位系统，选择前者，否则，选择后者）；

8. 根据modelsim_se_进行破解；

在安装11.0_devices_windows的时候，要注意一下，由于我们删除了里面没有用的设备，所以在选择的时候有些选项不能勾选，如下图所以

六、 安装USB下载线驱动

安装软件以后，我们还需要安装USB BLASTER（下载线）的驱动。USB BLASTER的驱动是有Quartus II软件提供的，他的安装过程，我们也提供了视频演示，在光盘A中 05_软件安装视频 NIOSII视频教程11.0(05)--usb blaster驱动安装.wmv

在安装过程中，大家要注意点，就是驱动的路径是：

C:altera11.0quartusdriversusb-blaster

千万不要进入X32或x64文件路径下。

如果您是WIN7系统用户，如果出现不能安装的情况，请将防火墙，杀毒软件都关掉，然后重新安装。

在这里，我简单说明一下USB下载线的使用方法。小黑支持两种下载方式，一种是JTAG方式，一种是AS方式。对应的在小黑的核心板上有两个10针的接

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口，上面有标识AS口和JTAG口。USB下载线一端与电脑的USB口相连接，另一端与小黑的JTAG口或者AS口相连。在同一时刻，我们只能使用其中一个接口。其中JTAG方式负责FPGA在线仿真， 程序通过USB下载线下载到FPGA内部SRAM中。由于FPGA是基于SRAM技术的，所以掉电以后，程序会丢失;AS方式是将程序下载到FPGA外部的配置芯片EPCSX中的，EPCSX实质是一种串行FLASH，因此，掉线以后，程序不会丢失。每次上电，EPCSX中的程序都会自动加载到FPGA中，然后再开始运行。

USB BLASTER本身就有仿真和下载两种功能，因此，FPGA开发过程中只需要USB BLASTER既可以实现在线仿真和程序固化两个功能。其中JTAG方式主要用于在线仿真，而AS方式用于最终的程序固化到外部的配置芯片EPCSX中。

七、 Verilog程序下载测试

上述过程都完成以后，接下来，我们就要试试小黑是否可以进行下载程序了，您也一定期待已久了吧，那现在我们就开始吧。

在光盘A中，我们为大家准备了已经编译好的Verilog测试程序，在文件夹DEMO_V下。下面我将为大家演示如何进行下载测试。测试程序是流水灯实验。

在这里要首先要说一下，拿到光盘以后，建议大家先将光盘内容拷贝到硬盘中，还有一点要注意的，就是不要放到含有中文和空格的路径下。因为Quartus和NIOS对中文都支持的不好，包括中文路径。

拷贝好以后，我们进入光盘A下的13_DEMO_V文件夹，找到top_文件，双击后打开Quartus工程文件。

进入Quartus II软件以后，我们点击下图所示红圈处，进入程序下载界面

此时，会弹出以下对话框

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在下载之前，我们需要将USB下载线与小黑的JTAG口相连接，这次我们要做的是在线仿真。插好USB下载线以后，我们插上电源，按下开关。

在这里，我要特别提醒大家，USB下载线一定不要带电的情况下插拔，一定要先关掉电源，然后再插拔。如果带电插拔USB下载线，很有可能会烧损FPGA的JTAG口，这样就不能再恢复了，没有了JTAG口，这块FPGA基本上就不能再用了，后果很严重，请大家切记！！！

对于这个疑问，大家请看下面的链接内容：

/kingst/archive/2010/03/26/

硬件链接完毕以后，接下来我们要设置一下USB下载线，我们在下载界面，点击下图所示的红圈处的Hardware Setup

点击以后，会出现下面窗口

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然后，我们双击上图的红圈处，这时会在下图的红圈处出现

USB-Blaster[USB-0]。如果有其他选项，将其他选项选中，点击Remove

Hardware，将其他选项都移除。最后点击Close关掉此窗口，回到下载窗口。

在这里面，我们需要注意一个选项Mode，如下图红圈处，在这里有四个选

项，我们使用的FPGA芯片支持其中的JTAG和Active Serial Programming(即AS)。这个也就是我上面所说的JTAG和AS两种下载方式。

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在这里，我们选择JTAG，进行JTAG仿真功能。如果我们要将最终程序固化到外部的EPCSX中，那么我们在此选择Active Serial Programming，同时我们也要将USB下载线跟小黑的AS接口相连。

JTAG模式和AS模式所对应的文件是不同的。程序编译以后，会生成两个可供下载在的文件，其中，后缀为.sof的文件供JTAG模式下载使用，而后缀为.pof的文件供AS模式下载使用。

进入下载界面以后，默认的.sof文件已经加载了，如下图的top_文件。

接下来我们开始下载，点击下图的start，程序即开始下载了。

下载完成以后，进度条将会显示为100%，如下图所示

这样，我们的程序就下载完成了。请大家观察小黑核心板上的四个

LED，如果成功，将会进行流水灯实验。

在此需要说明一下，由于在我们出厂的时候，已经有程序固化到EPCSX里面了。我们进行上述测试实验使用的是JTAG模式，如果重新上电，大家会发现程序还是之前的出厂默认DEMO程序，这一点初学者可能会有疑惑。问题就在FPGA是基于SRAM技术的，通过JTAG模式下载，只是将程序下载到FPGA内部的SRAM中，因此掉电以后，我们通过JTAG模式下载的程序会丢失的。而重新上电以后，EPCSX会自动加载程序到FPGA里。

到此为止，我们的下载测试功能就完成了。

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八、 NIOS程序下载测试

在光盘A中，我们为大家还准备了NIOS的DEMO程序，这个程序也是出厂时烧写到配置芯片中测试程序。NIOS的源代码在12_DEMO_NDEMO目录下，里面包含main、driver、inc三个文件夹。

由于NIOS工程跟工程路径有绝对关系，因此，如果要是测试NIOS程序，需要大家重新建立NIOS软件工程，然后将上述三个文件夹添加到NIOS工程中。具体相关操作，请大家参看光盘B中相关的NIOSII视频教程及光盘A中NIOS目录下的《NIOSII那些事儿》。

九、 教程简介

随小黑的配套教程分成NIOS和Verilog两部分。

 NIOS教程

NIOS技术有一部教程，在光盘A下的10_NIOS教程下，在这个文件夹10_NIOS下，还有配套的源代码。同时配套的视频教程在光盘B下的NIOSII 视频，里面包含16集视频教程，同时还包括了视频中对应的源代码和PPT，详细讲述了NIOS II的相关技术。视频目录如下图所示：

学习NIOS技术要有C语言的基础，这也是最基本的。

对于电子工程师来说，C语言就是基本功，不管你学习51也好，ARM也罢，甚至是DSP，都离不开C语言。不管你用那种开发环境，KEIL、GCC、CCS，以至于我们将要学习的NIOS II

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IDE，都是使用C语言来操作的。由此可见，C语言的重要性可以说不言而喻的。

在这里，给大家介绍一本好书，也是经得起时间考验的C语言书。

《C程序设计语言（第2版·新版）》

此书的作者就是C语言的两位设计者Brian han和Dennis

e（简称K&R），此书已翻译成多种语言，成为C语言方面最权威的教材之一。

此教程电子版收录在光盘A的10_NIOS教程下。正版图书购买地址：

/mn/detailApp/ref=sr_1_2?_encoding=UTF8&s=books&qid=1280029864&asin=B0011425T8&sr=1-2

 Verilog教程

Verilog技术有六部教程，在光盘A下的11_VERILOG下，进入以后，大家可以看到有六个文件夹，也就是对应我们的六部教程。

六个文件夹中分别有对应的教程，他们分别是《VerilogHDL扫盲文》

、《VerilogHDL那些事儿_建模篇v4》、《VerilogHDL那些事儿_时序篇》、《VerilogHDL-整合篇》，《Verilog那些事儿--Modelsim仿真技巧》，《Verilog那些事儿--TimeQuest静态时序分析》。

六部教程的阅读顺序也很明显，从《VerilogHDL扫盲文》开始，其后分别是《VerilogHDL那些事儿_建模篇v4》、《VerilogHDL那些事儿_时序篇》、《VerilogHDL整合的概念》，内容由浅入深。

对于我们原创的这六部教程，并不是从零开始讲起的，需要有Verilog的语法基础。在此推荐一本比较经典的Verilog基础教程，夏宇闻老师的《Verilog数字系统设计教程》（第二版），正版图书购买地址是：

/?product_id=20241326

如果有些朋友想看电子版的，我特意在光盘A下的VERILOG目录下的推荐基础教程文件夹内收藏了此书，供大家学习之用。

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除此之外，我们还收藏了很多的Verilog相关的电子书，在光盘B的FPGA资料VERILOG文件夹下。不过我不推荐大家看很多的书，找对一本书，深入的去研究，这样才能体现出效果。书看多了只能越来越蒙，只有亲自去实践，才能真正懂得其中的道理，这也是我为什么让小黑陪伴您的原因。在此送大家一句话：

In doing We learn! 在实践中成长！

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