一种基于FPGA的以太网通信板制造技术

本发明专利技术公开一种基于FPGA的以太网通信板，包括：通信板和网络模块通过SPI总线连接的FPGA芯片；用于增加以太网通信板外部扩展性的外设接口；用于加强总线导向作用的增强驱动芯片；用于改善通信板输出阻抗的匹配电阻；用于对以太网通信板供电的电源转换芯片和变压器；用于对以太网通信板进行数据配置的接口和配置芯片；用于对上述芯片进行时间同步的晶振。该以太网通信板采用模块化的结构，实现与其他功能模块间的以太网通信管理和电源管理功能；通过电源转换电路，将外部电源取5V转为3.3V电路和2.5V电路、3.3V转1.2V电路。3.3V转1.2V电路。3.3V转1.2V电路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的以太网通信板


[0001]本专利技术涉及电子元器件设计
更具体地，涉及一种基于FPGA的以太网通信板。

技术介绍

[0002]近年来，随着FPGA在电子元器件设计领域的深入应用，通信技术获得了高速发展。FPGA(现场可编程门阵列)主要由6部分构成，可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用内核等。FPGA的优点在于它是可编程的硬件，可以实现任意数字逻辑，可以重新定义每个逻辑块及其之间的连接，用来构建复杂的数字电路，而无需物理上连接各个门和触发器，也不必花费设计专用集成电路的费用。利用硬件描述语言(Verilog或VHDL)完成电路设计，经过简单的综合和布局，就可快速烧录至FPGA上进行测试；FPGA是ASCI电路中设计周期最短、开发费用最低、费用最小的器件之一；FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚；FPGA采用CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容；
[0003]FPGA是由存放在片内PAM中的程序来设置其工作状态，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程，用户可以根据不同的配置模式采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无需专用的FPGA编程器，只需用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。
[0004]以太网技术是一种具有灵活网络拓扑结构的技术，特点是在协议中封装了IP/UDP，所以不需要IP协议就能实现通信。具有速度快、同步传输的优点；以太网系统是一个主站/从站系统，设计中使用单主站多从站的结构。上位机通过以太网协议实现上位机与主站的通信。通信时，以太网协议无需向TCP/IP协议那样接收数据包并将其解码后在再传送至其他设备，而是在报文经过其节点时可以直接读取带有相应寻址信息的数据，同样输入的数据也是在报文经过其节点时直接插入。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种基于FPGA的以太网通信板，该以太网通信板采用模块化结构，实现与其他功能模块间的以太网通信管理和电源管理功能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于FPGA的以太网通信板，所述以太网通信板包括：通信板和网络模块通过SPI总线连接的FPGA芯片；用于增加以太网通信板外部扩展性的外设接口；用于加强总线导向作用的增强驱动芯片；用于改善通信板输出阻抗的匹配电阻；用于对以太网通信板供电的变压器；用于对以太网通信板进行数据配置的接口和配置芯片；用于对上述芯片进行时间同步的晶振。
[0008]上述以太网通信板中，所述FPGA芯片采用ALTERA公司Cyclone III(飓风3)系列EP3C16Q240C8N。
[0009]上述以太网通信板中，所述FPGA芯片包括I/O口资源。
[0010]上述以太网通信板中，所述I/O口资源包含4路24通道双向IO接口。
[0011]上述以太网通信板中，所述增强驱动芯片的型号为ACT245B。
[0012]上述以太网通信板中，所述配置接口包含JTAG接口和AS编程接口，配置芯片的型号为EPCS16C8。
[0013]上述以太网通信板中，所述变压器包括第一变压器、第二变压器和第三变压器。
[0014]上述以太网通信板中，所述晶振采用30MHz有源矩形晶振
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]实现了与其他功能模块间的以太网通信管理，各个模块电路进行了很大的简化。
[0017]以太网通信板上含有FPGA芯片，实现了对以太网通信板高速灵活的控制，有快速复位功能。此外，FPGA芯片拥有着丰富的I/O资源，使其可扩展性非常强，方便后续增加外设连接。
[0018]以太网通信板实现便捷的电源管理功能，从外部取5V电源，通过由变压器构成结构简单的电平转化电路，就能得到所需电压，从而不用单独从外部取电。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进一步详细的说明。
[0020]图1为以太网通信板总体框图；
[0021]图2为以太网通信板总体结构图；
[0022]图3为以太网通信板增强驱动电路图；
[0023]图4为以太网通信板增强驱动匹配电路图；
[0024]图5为以太网通信板时钟晶振电路图；
[0025]图6为以太网通信板外部电源输入的5V电压转换为3.3V、2.5V、1.2V的电压转换电路图；
[0026]图7为以太网通信板FPGA配置电路图；
[0027]图8为以太网通信板FPGA芯片的I/O接口电路图。
具体实施方式
[0028]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实例和例图对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0029]一种基于FPGA的以太网通信板包括：通信板和网络模块通过SPI总线连接的FPGA芯片；用于增加以太网通信板外部扩展性的外设接口；用于加强总线导向作用的增强驱动芯片；用于改善通信板输出阻抗的匹配电阻；用于对以太网通信板供电的变压器；用于对以太网通信板进行数据配置的接口和配置芯片；用于对上述芯片进行时间同步的晶振。
[0030]所述以太网通信板，FPGA芯片采用ALTERA公司Cyclone III(飓风3)系列EP3C16Q240C8N；FPGA芯片包括I/O口资源；I/O口资源包含4路24通道双向IO接口。
[0031]增强驱动芯片的型号为ACT245B；配置接口包含JTAG接口和AS编程接口，配置芯片的型号为EPCS16C8；变压器包括第一变压器、第二变压器和第三变压器；晶振采用30MHz有源矩形晶振。
[0032]实例
[0033]如图1、图2所示，一种基于FPGA的以太网通信板，包括通信部分和电源部分，具体的包括：FPGA芯片、增强驱动电路、增强驱动匹配电路、配置电路、时钟晶振电路、外设电路(4*24双向I*O接口)、外部电源取5V转为3.3V电路和2.5V电路、3.3V转1.2V的电源转换电路和以太网。
[0034]实施例中的FPGA芯片采用ALTERA公司Cyclone III(飓风3)系列EP3C16Q240C8N，具体参数有：核心电压为1.2V；可用IO有161；片上RAM资源有516096bit；4个PLL；
[0035]如图3所示，强驱电路的芯片型号为ACT245B，包含八个具有3态输出的同相双向缓冲器，用于总线导向应用。A端和B端的的灌电流能力皆为24mA。传输/接收(T/R#)输入决定数据在双向收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的以太网通信板，其特征在于，所述以太网通信板包括：通信板和网络模块通过SPI总线连接的FPGA芯片；用于增加以太网通信板外部扩展性的外设接口；用于加强总线导向作用的增强驱动芯片；用于改善通信板输出阻抗的匹配电阻；用于对以太网通信板供电的变压器；用于对以太网通信板进行数据配置的接口和配置芯片；用于对上...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵楠楠，高学利，杨珑，张标，孙雨，崔玉利，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军二十三厂，
类型：发明
国别省市：