第2版 - ヒューマンデータ

Spartan-3A ブレッドボード
(セミカードサイズ)
XCM-304-200A
ユーザーズマニュアル
第 2 版
ヒューマンデータ

目 次
はじめに ................................................................................................................................................... 1
ご 注 意 ....................................................................................................................................................... 1
改 訂 記 録 .................................................................................................................................................. 2
1. 製 品 の 内 容 について...................................................................................................................... 2
2. 仕 様 ...................................................................................................................................................... 2
3. 製 品 説 明 ............................................................................................................................................ 3
3.1. 各 部 の 名 称 ..................................................................................................................................................3
3.2. ブロック 図 ......................................................................................................................................................4
3.3. 開 発 環 境 .......................................................................................................................................................5
3.4. 電 源 入 力 .......................................................................................................................................................5
3.5. JTAG コネクタ...............................................................................................................................................5
4.ディップスイッチの 説 明 ..................................................................................................................6
5.FPGA へのコンフィギュレーション ............................................................................................. 7
5.1. ディップスイッチ(SW1)の 設 定 ................................................................................................................7
6. SPI-PROM への 書 き 込 み............................................................................................................. 8
6.1. MCS データ 作 成 方 法 .................................................................................................................................8
6.2. ディップスイッチ(SW1) 設 定 .....................................................................................................................11
6.3. SPI-PROM へのデータ 書 き 込 み 方 法 ................................................................................................11
6.4. SPI-PROM からコンフィギュレーション................................................................................................14
6.5. SPI-PROM データの 消 去 方 法 ..............................................................................................................14
7. FPGA ピン 割 付 表 ...........................................................................................................................15
7.1. CNA ...............................................................................................................................................................15
7.2. CNB ...............................................................................................................................................................16
7.3. オンボードクロック ....................................................................................................................................16
8. Configuration Rate の 設 定 .........................................................................................................17
9. XCM-304 参 考 資 料 について....................................................................................................18
10. 付 属 資 料 ........................................................................................................................................18
XCM-304 第 2 版

はじめに
この 度 は、Spartan-3A ブレッドボード/XCM-304-200A をお 買 い 上 げいただきまして 誠 に
ありがとうございます。
XCM-304 は、XILINX の 高 性 能 FPGA Spartan-3A を 用 いた 評 価 用 ボードで、 電 源 回 路 、
クロック 回 路 、コンフィギュレーション 回 路 などを 装 備 した、 使 いやすいボードになっていま
す。どうぞご 活 用 ください。
ご 注 意
禁 止
注 意
1 本 製 品 には、 民 生 用 の 一 般 電 子 部 品 が 使 用 されています。
宇 宙 、 航 空 、 医 療 、 原 子 力 等 、 各 種 安 全 装 置 など 人 命 、 事 故 にかかわる
特 別 な 品 質 、 信 頼 性 が 要 求 される 用 途 でのご 使 用 はご 遠 慮 ください。
2 水 中 、 高 湿 度 の 場 所 での 使 用 はご 遠 慮 ください。
3 腐 食 性 ガス、 可 燃 性 ガス 等 引 火 性 のガスのあるところでの
使 用 はご 遠 慮 ください。
4 基 板 表 面 に 他 の 金 属 が 接 触 した 状 態 で 電 源 を 入 れないでください。
5 定 格 を 越 える 電 源 を 加 えないでください。
6 本 書 の 内 容 は、 改 良 のため 将 来 予 告 なしに 変 更 することがありますので、ご 了
承 願 います。
7 本 書 の 内 容 については 万 全 を 期 して 作 成 しましたが、 万 一 誤 りなど、お 気 づき
の 点 がございましたら、ご 連 絡 をお 願 いいたします。
8 本 製 品 の 運 用 の 結 果 につきましては、7. 項 にかかわらず 当 社 は 責 任 を 負 いか
ねますので、ご 了 承 願 います。
9 本 書 に 記 載 されている 使 用 と 異 なる 使 用 をされ、あるいは 本 書 に 記 載 されてい
ない 使 用 をされた 場 合 の 結 果 については、 当 社 は 責 任 を 負 いません。
10 本 書 および、 回 路 図 、サンプル 回 路 などを 無 断 で 複 写 、 引 用 、 配 布 することはお
断 りいたします。
11 発 煙 や 発 火 、 異 常 な 発 熱 があった 場 合 はすぐに 電 源 を 切 ってください。
12 ノイズの 多 い 環 境 での 動 作 は 保 障 しかねますのでご 了 承 ください。
13 静 電 気 にご 注 意 ください。
XCM-304 第 2 版

改 訂 記 録
版 日 付 内 容
初 版 2009 年 2 月 18 日 初 版 発 行
第 2 版 2009 年 12 月 11 日 仕 様 のリセット 回 路 表 記 変 更
1. 製 品 の 内 容 について
本 パッケージには、 以 下 のものが 含 まれています。 万 一 、 不 足 などがございましたら、 弊
社 宛 にご 連 絡 ください。
FPGA ブレッドボード XCM-304-200A 1
付 属 品 1
マニュアル( 本 書 ) 1 *
ユーザ 登 録 はがき 1 *
* オーダー 毎 に 各 1 部 の 場 合 があります。(ご 要 望 により 追 加 請 求 できます)
2. 仕 様
製 品 型 番
XCM-304-200A
搭 載 FPGA
XC3S200A-4VQG100C
電 源 DC 3.3 [V] ( 内 部 電 源 はオンボードレギュレータで 生 成 )
消 費 電 流 N/A ( 詳 細 は FPGA データシートご 参 照 )
外 形 寸 法
54×53 [mm]
質 量
約 15 [g]
ユーザーI/O 54 本 (IP ピン 含 む)
I/O コネクタ
40 ピンスルーホール 0.9[mmφ]x2 組 2.54mm ピッチ
プリント 基 板 ガラスエポキシ 4 層 基 板 1.6t
コンフィグ ROM M25P80 (STMicro, 8Mb) *
クロック オンボード 50MHz *
コンフィグ 用 リセット 回 路 内 蔵 (140 [ms] min) *
JTAG コネクタ
DIL7 ピン ピンソケット 2.54mm ピッチ
ステータス LED
2 個 (POWER, DONE)
汎 用 LED
4 個
付 属 品
SIL7 ピンヘッダ( 本 体 に 取 付 け 済 み) 1 個 *
DIL40 ピンヘッダ 2 個 *
* 互 換 品 と 変 更 になる 場 合 がございます
XCM-304 第 2 版

3. 製 品 説 明
3.1. 各 部 の 名 称
ユーザ I/O (CNB)
ステータス LED
FPGA
JTAG
設 定 SW
コンフィグ ROM
発 振 器 (50 MHz)
ユーザ I/O (CNA)
汎 用 LED
部 品 面
XCM-304 第 2 版

3.2. ブロック 図
VIO(B) INPUT
External CLK
User I/Os CNB
24
User Oscillator
(Option)
Config. Device
M25P80
(8 Mbit)
Oscillator
50 MHz
Power-On Reset
140ms min
X_PROG
Spartan-3A
XC3S200A
-4VQG100C
JTAG
Buffer
DONE LED
JTAG
Power Circuit
1.2V
4
User LED
Power LED
(3.3V)
24
Config. Switch
User I/Os CNA
3.3 V INPUT External CLK
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3.3. 開 発 環 境
FPGAの 内 部 回 路 設 計 には、 回 路 図 エディタやHDL 入 力 ツール、 論 理 合 成 ツールが 必
要 です。これらの 開 発 ツールは、XILINX 社 が 無 償 配 布 するISEにて 可 能 です。 使 用 する
際 には、インターネットによるライセンス 登 録 が 必 要 となります。
3.4. 電 源 入 力
本 ボードは、DC 3.3V 単 一 電 源 で 動 作 します。
内 部 で 必 要 な、1.2V はオンボードのレギュレータにより 生 成 されます。
外 部 から 供 給 する 3.3V 電 源 は 充 分 安 定 して、 充 分 な 余 裕 のあるものをご 用 意 ください。
電 源 は、CNA、CNB から 供 給 してください。 適 切 な 電 源 を 供 給 してください。
いずれも 3.3V を 超 えることはできません。
詳 しくは FPGA のデータシート、 回 路 図 などを 参 照 してください。また 電 源 の 立 ち 上 がりは 単
調 増 加 である 必 要 があります。 良 質 の 電 源 を 使 用 するようにしてください。
3.5. JTAG コネクタ
FPGA へのコンフィギュレーションや
SPI-PROM への ISP に 用 います。
ピン 配 置 は 次 表 のとおりです
JTAG コネクタ
1-------- 7
ピン 番 号 信 号 名 方 向
1 GND I/O
2 TCK IN
3 TDO OUT
4 TMS IN
5 VCC(3.3V) OUT(POW)
6 TDI IN
7 GND I/O
弊 社 製 ダウンロードケーブル XC3 や XILINX 社 の 純 正 ケーブルなどを 用 いることができま
す。
また、ダウンロードケーブルと XCM-304 との 接 続 には 付 属 品 SIL7 ピンヘッダをご 利 用 で
きます。
使 用 例
ダウンロードケーブル
注 意
ダウンロードケーブルを 接 続 する 場 合 、 誤 差 しなどにご 注 意 ください
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JTAG チェインには BUS SW を 介 して SPI-PROM と FPGA の 両 方 に 接 続 されています。
FPGA
JTAG
BUS SW
SW1-8
SPI
PROM
XC3S200A
4VQG100C
4.ディップスイッチの 説 明
XCM-304 のディップスイッチ(SW1)は 以 下 のように 割 り 付 けられています。
SW を ON で Low に 固 定 されます。
番 号 1 2 3 4 5 6 7 8
記 号 PUDC_B X_M0 X_M1 X_M2 VS2 VS1 VS0 X_PROG
出 荷 時 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON
説 明 プルアップ 設 定 モードセレクトピン SPI コンフィギュレーションモード ターゲット 設 定
マスタシリアル マスタ SPI BPI UP JTAG
M[0..2]モードピンの 設 定
1 : プルアップ 設 定
コンフィギュレーション 中 の IO ポートのプルアップ 状 態 を 設 定 します。
OFF : プルアップを 使 用 しない
ON : プルアップを 使 用 する
2、3、4 : モードセレクトピン
上 記 を 参 照 し 各 コンフィギュレーションモードを 設 定 してください。
5、6、7 : SPI コンフィギュレーションモード
詳 しくはデータシートをご 覧 ください。
8 : ターゲット 設 定
OFF : JTAG(FPGA)
ON : SPI-PROM
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5.FPGA へのコンフィギュレーション
5.1. ディップスイッチ(SW1)の 設 定
FPGA にコンフィギュレーションする 際 、ディップスイッチの 設 定 が 必 要 です。
ディップスイッチを 下 記 のように 設 定 してください。
SW1
1 2 3 4 5 6 7 8
ON X X X X X X X
OFF X X X X X X X ■
X:Don’t care
▼
FPGA へのコンフィギュレーションは iMPACT により 行 います。
iMPACT を 起 動 し[File]-[Initialize Chain]をクリックすると、FPGA が 認 識 されます。FPGA に 対
して bit ファイルを 割 り 付 けてください。
▼
デバイスのアイコン 上 で 右 クリックをし、[Program…]をクリックしてください。
FPGA へのコンフィギュレーションの 際 は、 通 常 [Verify]のチェックを 外 してください。
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▼
書 き 込 みが 成 功 すると、[Program Succeeded]と 表 記 されます。
6. SPI-PROM への 書 き 込 み
6.1. MCS データ 作 成 方 法
▼ 下 図 赤 枠 [PROM File Formatter] 上 でダブルクリックしてください。
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▼
次 に、 下 図 のようにチェックを 入 れ、File Name と Location( 保 存 先 )を 指 定 し Next>をクリックし
てください。
▼
次 に、XCM-304 は M25P80 を 使 用 しているので、Select SPI PROM Density(bits)は 8M を 選
択 してください。
下 図 のようになれば Next>をクリックします。
XCM-304 第 2 版

▼ 次 に、Finish をクリックしてください。
▼
次 に、 下 図 ダイアログが 表 示 されますので OK をクリックし、bit ファイルを 指 定 してください。
▼
次 に、 作 成 した bit ファイルを 割 り 当 てます。
XCM-304 第 2 版

▼ 次 に、iMPACT Processes のタブにある[Generate File…]をダブルクリックしてください。
下 記 のように PROM File [Generation Succeeded]と 表 記 されれば 完 了 です。
6.2. ディップスイッチ(SW1) 設 定
SPI-PROM に 書 き 込 む 際 、ディップスイッチの 設 定 が 必 要 です。
ディップスイッチを 下 記 のように 設 定 してください。
SW1
1 2 3 4 5 6 7 8
ON X ■ ■ X X X ■
OFF X ■ X X X
X:Don’t care
6.3. SPI-PROM へのデータ 書 き 込 み 方 法
SPI-PROM
へのデータ 書 込 みは iMPACT により 行 います。
▼ iMPACT を 起 動 し[Direct SPI Configuration]のタブをクリックしてください。
右 クリックし [Add SPI Device]をクリックしてください。
右 クリック
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▼ 6.1 項 で 作 成 した MCS ファイルを 選 択 してください。
▼ 次 に SPI-PROM の 種 類 を 選 択 してください。
XCM-304 では ST マイクロエレクトロニクスの M25P80 を 使 用 しています。
M25P80 を 選 択 してください。
▼ 下 図 のようになれば SPI-PROM に MCS ファイルを 割 り 当 てることができました。
SPI-PROM 上 で 右 クリックし[Program…]をクリックしてください。
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▼
SPI-PROM へデータ 書 き 込 み 時 は[Verify][Erase Before Programming]にチェックをいれ OK を
クリックしてください。
▼
[
Program Succeeded]が 表 示 されれば 終 了 です。
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6.4. SPI-PROM からコンフィギュレーション
SPI-PROM からコンフィギュレーションする 際 、ディップスイッチの 設 定 が 必 要 です。
ディップスイッチを 下 記 のように 設 定 し、 電 源 を 入 れると SPI-PROM から FPGA にコンフィギ
ュレーションされます。
1 2 3 4 5 6 7 8
ON X ■ ■ X X X
OFF X ■ X X X ■
X:Don’t care
6.5. SPI-PROM データの 消 去 方 法
ディップスイッチを 下 記 のように 設 定 してください。
1 2 3 4 5 6 7 8
ON X ■ ■ X X X ■
OFF X ■ X X X
X:Don’t care
▼
SPI-PROM 上 で 右 クリックし、[Erase…]をクリックしてください。
▼
[Erase Succeeded]と 表 示 されれば 終 了 です。
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7. FPGA ピン 割 付 表
7.1. CNA
備 考 BANK NET LABEL FPGA ピン コネクタピン FPGA ピン NET LABEL BANK 備 考
3.3V 1 2 3.3V
電 源 予 約 3 4 電 源 予 約
GND 5 6 GND
A IOA0 3 7 8 4 IOA1 A
A IOA2 5 9 10 6 IOA3 A
A IOA4 9 11 12 10 IOA5 A
A IOA6 12 13 14 13 IOA7 A
GND 15 16 GND
A IOA8 15 17 18 16 IOA9 A
A IOA10 19 19 20 20 IOA11 A
A IOA12 28 21 22 32 IOA13 A
A IOA14 33 23 24 34 IOA15 A
GND 25 26 GND
A IOA16 35 27 28 36 IOA17 A
A IOA18 37 29 30 40 IOA19 A
A IOA20 41 31 32 49 IOA21 A
A IOA22 50 33 34 52 IOA23 A
GND 35 36 GND
L5 と 兼 用 A IOA24 56 37 38 57 IOA25 A L4 と 兼 用
L3 と 兼 用 A IOA26 59 39 40 60 IOA27 A L2 と 兼 用
※L2-L5 : LED
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7.2. CNB
備 考 BANK NET LABEL FPGA ピン コネクタピン FPGA ピン NET LABEL BANK 備 考
VIO(B) 1 2 VIO(B)
電 源 予 約 3 4 電 源 予 約
GND 5 6 GND
B IOB0 98 7 8 94 IOB1 B
B IOB2 93 9 10 90 IOB3 B
B IOB4 89 11 12 88 IOB5 B
B IOB6 86 13 14 85 IOB7 B
GND 15 16 GND
B IOB8 84 17 18 83 IOB9 B
B IOB10 78 19 20 77 IOB11 B
A IOB12 73 21 22 72 IOB13 A
A IOB14 71 23 24 70 IOB15 A
GND 25 26 GND
A IOB16 65 27 28 64 IOB17 A
A IOB18 62 29 30 61 IOB19 A
INPUT A IOB20 7 31 32 97 IOB21 B INPUT
INPUT B IOB22 82 33 34 21 IOB23 A INPUT
GND 35 36 GND A
INPUT A IOB24 39 37 38 68 IOB25 A INPUT
N.C 39 40 N.C
※VIO(B)は 通 常 3.3V。 変 更 時 は R3 を 取 り 外 す。
IP ピンに 割 り 付 け( 入 力 専 用 )
7.3. オンボードクロック
周 波 数 NET LABEL FPGA ピン
CLK0 43
50 MHz
CLK1 44
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8. Configuration Rate の 設 定
XCM-304 では Configuration Rate の 設 定 が 可 能 です。
以 下 にConfiguration Rate の 設 定 方 法 を 示 します。
▼ ISE の Processes のタブにある[Generate Programming File]で 右 クリックし、
[Properties…]をクリックしてください。
▼ [Configuration Options]の[Configuration Rate]を 25 に 設 定 し
[OK]をクリックしてください。
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9. 参 考 資 料 について
下 記 資 料 につきましては 製 品 サポートページにて 公 開 しております。
必 要 に 応 じてご 利 用 くださいませ。
http://www.hdl.co.jp/support_c.html
回 路 図
ピンリスト
外 形 図
パターン 図
ネットリスト ... 等
10. 付 属 資 料
1. 基 板 回 路 図 ( 別 紙 )
2. 外 形 図
XCM-304 第 2 版

HDL
'09.Dec.07
ISSUED

Spartan3AN ブレッドボード
(セミカードサイズ)
XCM-304-200A
2009/2/18 初 版
2009/12/11 第 2 版
有 限 会 社 ヒューマンデータ
〒567-0034
大 阪 府 茨 木 市 中 穂 積 1-2-10
ジブラルタ 生 命 茨 木 ビル
TEL 072-620-2002
FAX 072-620-2003
URL http://www.hdl.co.jp/