按鈕是FPGA開發(fā)板上常見的輸入外設(shè)，通常為輕觸式按鍵，數(shù)量從2個(gè)到8個(gè)不等，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和邏輯控制。按鈕的功能是輸入觸發(fā)信號(hào)，開發(fā)者可通過檢測按鈕的按下與釋放動(dòng)作，控制FPGA內(nèi)部邏輯的啟動(dòng)、停止或參數(shù)調(diào)整。例如，在計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)中，可通過按下按鈕啟動(dòng)計(jì)數(shù)，再次按下停止計(jì)數(shù)；在狀態(tài)機(jī)實(shí)驗(yàn)中，可通過不同按鈕切換狀態(tài)機(jī)的運(yùn)行模式。由于機(jī)械按鈕存在抖動(dòng)現(xiàn)象，按下或釋放瞬間會(huì)產(chǎn)生多次電平跳變，F(xiàn)PGA需通過軟件消抖或硬件消抖電路處理，確保檢測到穩(wěn)定的電平信號(hào)。部分開發(fā)板會(huì)集成硬件消抖電路，簡化軟件設(shè)計(jì)；也有開發(fā)板通過電容濾波或RC電路實(shí)現(xiàn)消抖，降低成本。在實(shí)際應(yīng)用中，按鈕常與LED、數(shù)碼管等外設(shè)配合使用，實(shí)現(xiàn)直觀的交互功能。 FPGA 開發(fā)板配套軟件提供波形仿真功能。天津工控板FPGA開發(fā)板套件
FPGA開發(fā)板在教育領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，是培養(yǎng)電子信息類專業(yè)人才的得力助手。對(duì)于高校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生而言，開發(fā)板是學(xué)習(xí)數(shù)字電路、硬件描述語言、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程的理想實(shí)踐平臺(tái)。在數(shù)字電路課程中，學(xué)生可以通過在FPGA開發(fā)板上搭建簡單的邏輯電路，如與門、或門、觸發(fā)器等，直觀地理解數(shù)字電路的基本原理和工作方式。在學(xué)習(xí)硬件描述語言時(shí)，學(xué)生利用Verilog或VHDL語言在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字系統(tǒng)，如計(jì)數(shù)器、寄存器、加法器等，將抽象的語言知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的硬件電路，加深對(duì)語言的理解和掌握。在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中，學(xué)生基于開發(fā)板進(jìn)行綜合性的項(xiàng)目實(shí)踐，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的微處理器系統(tǒng)，從指令集設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通路搭建到控制器實(shí)現(xiàn)，鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維。同時(shí)，開發(fā)板還可用于學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)競賽，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生未來從事電子信息領(lǐng)域的工作或繼續(xù)深造奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。中國臺(tái)灣嵌入式FPGA開發(fā)板學(xué)習(xí)板FPGA 開發(fā)板示例代碼注釋清晰便于學(xué)習(xí)。
PCIe接口是FPGA開發(fā)板與計(jì)算機(jī)或其他高速設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的重要接口，常見版本包括PCIe2.0、PCIe3.0、PCIe4.0，通道數(shù)從x1到x16不等。其優(yōu)勢是高帶寬和低延遲，例如PCIex16接口的傳輸速率可達(dá)64GB/s，適合需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?。在?jì)算機(jī)加速場景中，F(xiàn)PGA開發(fā)板可通過PCIe接口連接計(jì)算機(jī)，作為硬件加速器，加速CPU的計(jì)算任務(wù)，如視頻編碼解碼、科學(xué)計(jì)算；在數(shù)據(jù)采集場景中，可通過PCIe接口接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制指令，或?qū)⒉杉降母咚贁?shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。部分FPGA開發(fā)板采用PCIe插槽形式，可直接插入計(jì)算機(jī)主板的PCIe插槽，方便集成；也有開發(fā)板采用PCIe轉(zhuǎn)USB接口，通過USB線纜與計(jì)算機(jī)連接，提升使用靈活性。使用PCIe接口時(shí)，需實(shí)現(xiàn)PCIe協(xié)議棧，部分FPGA廠商提供現(xiàn)成的PCIeIP核，簡化協(xié)議棧的開發(fā)，開發(fā)者可專注于應(yīng)用邏輯設(shè)計(jì)。
存儲(chǔ)資源是FPGA開發(fā)板不可或缺的組成部分。多數(shù)開發(fā)板集成閃存（Flash）用于存儲(chǔ)FPGA的配置文件，在開發(fā)板每次上電時(shí)，配置文件會(huì)被加載至FPGA芯片，使其按照預(yù)設(shè)邏輯運(yùn)行。靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）則常用于數(shù)據(jù)的臨時(shí)緩存，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)時(shí)，SRAM可存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果，輔助FPGA完成復(fù)雜的運(yùn)算過程。部分FPGA開發(fā)板還引入動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM），提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量與處理能力。在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目時(shí)，開發(fā)板上的DRAM能夠存儲(chǔ)大量的圖像數(shù)據(jù)，以便FPGA進(jìn)行逐像素的算法處理，這種豐富的存儲(chǔ)資源配置，為開發(fā)者實(shí)現(xiàn)多樣化的功能提供了有力支撐。FPGA 開發(fā)板用戶手冊(cè)詳述硬件資源分布。
數(shù)碼管是FPGA開發(fā)板上用于數(shù)字顯示的外設(shè)，分為共陰極和共陽極兩種類型，通常以4位或8位組合形式存在，可顯示0-9的數(shù)字和部分字母。其工作原理是通過FPGA輸出的段選信號(hào)（控制顯示的數(shù)字或字母）和位選信號(hào)（控制點(diǎn)亮的數(shù)碼管），實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。在數(shù)字計(jì)數(shù)、時(shí)鐘設(shè)計(jì)等項(xiàng)目中，數(shù)碼管可直觀顯示數(shù)值信息，例如顯示計(jì)數(shù)器的當(dāng)前數(shù)值、定時(shí)器的剩余時(shí)間。部分開發(fā)板會(huì)集成數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，將FPGA的并行控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，減少FPGA引腳占用；也有開發(fā)板直接通過FPGA引腳驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，適合教學(xué)場景，幫助學(xué)生理解動(dòng)態(tài)掃描顯示的原理。在顯示控制中，需注意掃描頻率的設(shè)置，通常需高于50Hz以避免肉眼觀察到閃爍現(xiàn)象，提升顯示效果。 FPGA 開發(fā)板上電自檢程序驗(yàn)證基本功能。湖南賽靈思FPGA開發(fā)板論壇
FPGA 開發(fā)板散熱設(shè)計(jì)保障芯片穩(wěn)定運(yùn)行。天津工控板FPGA開發(fā)板套件
米聯(lián)客MIZ702NFPGA開發(fā)板（Zynq-7020款）米聯(lián)客MIZ702N開發(fā)板基于XilinxZynq-7020芯片設(shè)計(jì)，聚焦嵌入式系統(tǒng)入門與輕量型應(yīng)用開發(fā)。該芯片集成雙核ARMCortex-A9處理器與28nmFPGA邏輯資源（28萬邏輯單元），兼顧軟件控制與硬件加速能力。硬件配置上，開發(fā)板搭載512MBDDR3內(nèi)存、16GBeMMC閃存，板載HDMI輸出接口、USBOTG接口、千兆以太網(wǎng)接口及40針擴(kuò)展接口，可連接攝像頭、顯示屏等外設(shè)，搭建完整嵌入式應(yīng)用場景。軟件支持方面，開發(fā)板適配Vitis開發(fā)環(huán)境與Petalinux操作系統(tǒng)，提供基礎(chǔ)Linux鏡像與驅(qū)動(dòng)源碼，用戶可快速實(shí)現(xiàn)“處理器+FPGA”協(xié)同開發(fā)。配套資料包含多個(gè)入門案例，如HDMI圖像顯示、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、GPIO控制等，每個(gè)案例附帶詳細(xì)步驟說明與代碼注釋。該開發(fā)板尺寸為12cm×10cm，采用沉金工藝提升接口耐用性，適合嵌入式愛好者入門實(shí)踐，也可作為高校嵌入式課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，幫助用戶掌握軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)思路。 天津工控板FPGA開發(fā)板套件
