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Contenido
1. Introducción.................................................................................................................................... 3
2. Características principales............................................................................................................. 4
2.1 FPGA.............................................................................................................................................. 4
2.2 PSoC.............................................................................................................................................. 4
2.3 Recursos en Symbhia................................................................................................................... 4
3. Diagrama de bloques..................................................................................................................... 5
4. Diseño y disposición física de la tarjeta........................................................................................6
5. Puertos y configuración.................................................................................................................. 7
5.1 LEDs.............................................................................................................................................. 7
5.2 Interruptores................................................................................................................................. 8
5.3 Puertos de Expansión................................................................................................................. 10
5.4 Convertidor USB-RS232 (FTDI FT232HL).................................................................................13
5.5 Oscilador..................................................................................................................................... 13
5.6 Memoria FLASH SPI................................................................................................................... 14
5.6 PSoC............................................................................................................................................ 14
6. Herramientas de desarrollo......................................................................................................... 16
6.1 Herramienta de desarrollo para FPGA......................................................................................16
6.2 Herramienta de desarrollo para PSoC.......................................................................................17
7. Historial de revisión de especificaciones.....................................................................................18
8. Historial de revisión de hardware................................................................................................19
Manual de SYMBHIA Rev E – 06 Abril de 2019Página 2
1. Introducción
La tarjeta de desarrollo SYMBHIA está diseñada para usarse en sistemas de granflexibilidad y alto rendimiento, gracias a la arquitectura programable de un FPGA y alsistema analógico reconfigurable de un PSoC, la tarjeta SYMBHIA puede usarse enuna gran cantidad de aplicaciones. SYMBHIA cuenta con dos dispositivosprogramables, un FPGA y un PSoC, y una serie de recursos que ayudarán alprogramador al desarrollo de aplicaciones.
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2. Características principales
Symbhia ofrece los siguientes recursos:
2.1 FPGA Familia Spartan 6 Modelo XC6SLX4(1) /XC6SLX9 Empaquetado CSG225 216/576 Kb de Block RAM Oscilado de 50 MHz Memoria Flash 64Mb
2.2 PSoC Modelo CY8C4245AXI-483 Procesador ARM Cortex-M0 de 32 bits a 48MHz 1 ADC 12 bits 1Msps 2 IDAC 8 bits 2 OpAmp 2 comparadores analógicos
2.3 Recursos en Symbhia Convertidor USB-RS232 (FTDI FT2232HL) 31 pines de entrada/salida digital (FPGA) 11 pines analógicos o entrada/salida digital (PSoC) 9 LEDs 8 interruptores de dos posiciones 3 interruptores táctil (botón):
o Reset FPGAo Bootloader PSoCo Reset PSoC
Conectores compatibles con los Shields de Arduino UNO Fuente Principal: 5v desde el puerto USB FTDI(2). Fuente Secundaria: 3.3v habilitada por la fuente principal.
(1) El modelo XC6SLX4 está descontinuado de nuestra tarjeta Symbhia.(2) Debido a que la alimentación de 5V proviene directamente del puerto USB te sugerimos ser cuidadoso al realizar tus conexiones.
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3. Diagrama de bloques
Imagen 1. Diagrama de bloques de la tarjeta de desarrollo Symbhia
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4. Diseño y disposición física de la tarjeta
Imagen 2. Ubicación de los recursos y nombre de los puertos en Symbhia.
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5. Puertos y configuración
5.1 LEDs
La tarjeta SYMBHIA cuenta con 9 LEDs, 8 conectados al FPGA y 1 conectado al PSoC, todos los LEDs están conectados como se muestra en el siguiente esquemático:
Imagen 3. Esquemático de conexión de los LEDs en Symbhia
En la siguiente tabla muestran los LEDs disponibles con sus conexiones.
Tabla 1. Pines conectados a los LEDs de Symbhia.
LED FPGALED0 G15
LED1 C15
LED2 D15
LED3 E15
LED4 F15
LED5 M15
LED6 N15
LED7 P15
LED PSoCLED PSoC P0[6]
Imagen 4. Ubicación de LEDs en Symbhia.
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5.2 Interruptores
Symbhia tiene 11 interruptores, 9 conectados al FPGA y 2 conectados al PSoC. Detodos los interruptores 9 son de propósito general, 8 están conectados al FPGA y unoal PsoC. Los interruptores del FPGA están conectados de la siguiente manera.
Imagen 5. Configuración de los interruptores en Symbhia para el FPGA.
Y el interruptor del PSoC está conectado como se muestra en el siguienteesquemático:
Imagen 6. Configuración de los interruptores en Symbhia para el PSoC.
En la siguiente tabla se muestran las conexiones entre el FPGA, el PSoC y susrespectivos interruptores.
Tabla 2. Pines conectados a los interruptores de Symbhia
Interruptor FPGASW0 B14
SW1 C14
SW2 D13
SW3 E14
SW4 F13
SW5 M13
SW6 N14
SW7 P14
Interruptor PSoCBOOT PSoC P0[7]
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Además de los interruptores de propósito general ambos dispositivos, el FPGA y elPSoC, cuentan con un interruptor para reiniciar el dispositivo, el interruptor de reiniciodel FPGA programará lo que se tiene guardado en la memoria PROM y elinterruptor de reinicio del PSoC reinicia el dispositivo.
Además de los interruptores de propósito general Symbhia cuenta con uninterruptor de alimentación.
En la siguiente imagen se muestran resaltados los interruptores de la tarjeta con susetiquetas:
Imagen 7. Ubicación de los interruptores en Symbhia.
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5.3 Puertos de Expansión
Symbhia cuenta con 5 puertos de expansión que le permiten conectar al FPGA o alPSoC con dispositivos externos. En total se tiene acceso a 42 pines mediante lospuertos de expansión, 31 de ellos están conectados a pines del FPGA ypueden ser utilizados como entrada/salida digital y los otros 11 están conectados alPSoC y pueden ser usados como analógicos ó entrada/salida digital. Todos los pinesdel FPGA y del PSoC operan a 3.3V, adicionalmente se proporciona la alimentaciónde 5V que en realidad conecta directamente al voltaje proveniente del USB. Lospuertos de expansión son: P1, P3, P4, P5 y P6. A continuación se muestra unaimagen simplificada de la tarjeta resaltando los puertos, su nombre y la enumeraciónde los pines.
Imagen 8. Ubicación de los puertos de expansión en Symbhia.
El puerto P1 está diseñado para conectarse directamente a un “Protoboard”. Lospuertos P3, P6, P4 y P5 tienen compatibilidad con Shields de Arduino UNO. Para másinformación sobre la compatibilidad con los Shields visite la página: www.intesc.mx
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En las siguientes tablas se describen las conexiones entre los puertos deexpansión.
Puerto P1 FPGA Función1 5V Voltaje USB
2 3.3V 3.3 Volts
3 GND Tierra
4 G1 E/S, CLK
5 F1 E/S
6 E1 E/S
7 F3 E/S
8 B3 E/S
9 A3 E/S
10 A4 E/S
11 B5 E/S
12 A5 E/S
13 A6 E/S
14 C6 E/S
15 A7 E/S, CLK
16 B7 E/S, CLK
17 A8 E/S, CLK
18 A9 E/S, CLK
19 B9 E/S, CLK
20 F10 E/S
Puerto P3 PSoC Función1 P1[2] AN, E/S
2 P1[1] AN, E/S
3 P1[0] AN, E/S
4 GND AN, E/S
Puerto P3 FPGA Función5 D1 E/S
6 G2 E/S, CLK
7 C2 E/S
8 D3 E/S
E/S = Entrada Salida Digital.CLK = Entrada de reloj para el FPGA.AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).5V = Los pines etiquetados como 5V están conectados directamente al voltaje proveniente del puerto USB
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Puerto P4 Alimentación1 NC
2 3.3V
3 NC
4 3.3V
5 5V
6 GND
7 GND
8 NC
Puerto P5 PSoC Función1 P2[3] E/S, AN
2 P2[2] E/S, AN
3 P2[1] E/S, AN
4 P2[0] E/S, AN
5 P1[7] E/S, AN
6 P1[6] E/S, AN
7 P1[4] E/S, AN
8 P1[3] E/S, AN
9 P1[2] E/S, AN
10 P1[1] E/S, AN
Puerto P6 FPGA Función1 D5 E/S
2 C5 E/S
3 C9 E/S
4 D8 E/S, CLK
5 C8 E/S, CLK
6 D10 E/S
7 C10 E/S
8 D11 E/S
E/S = Entrada Salida Digital.CLK = Entrada de reloj para el FPGA.AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).5V = Los pines etiquetados como 5V están conectados directamente al voltaje proveniente del puerto USB
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En SYMBHIA opcionalmente se puede configurar para que sus entradas/salidasdigitales del FPGA estén en alta impedancia mientras el dispositivo no ha sidoprogramado, para configurarlo de esa forma se debe soldar el conector etiquetadocomo P2 y poner un “jumper” en él.
5.4 Convertidor USB-RS232 (FTDI FT232HL)
SYMBHIA tiene un convertidor de USB/RS232 basado en el circuito integradoFT2232 para su fácil comunicación con un computador, este tipo de comunicaciónpuede ser utilizada desde distintos sistemas operativos como Windows, Mac OS yLinux, al conectar la tarjeta SYMBHIA a un computador el sistema operativoidentifica un puerto serie que puede ser utilizados desde diversosprogramas como Hyperterminal en Windows y también se pueden crear aplicacionesutilizando diversos entornos de programación como Java, Labview, etc.
Tabla 3. Pines conectados al convertidor USB-RS232
RS232 FPGARX M1
TX L1
RTS K3
CTS K1
DTR J2
DSR J1
RI H3
DCD H1
5.5 Oscilador
SYMBHIA cuenta con un oscilador de 50MHz soldado al pin E7. Este oscilador es laprincipal fuente de reloj, aunque pueden usarse los recursos internos del Spartan 6para incrementar o disminuir la frecuencia usando sus CTM internos.
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5.6 Memoria FLASH SPI
SYMBHIA cuenta con una memoria MX25L6445EM2I de Macronix International de 64Mbits que, además de almacenar el bitstream de programación para el Spartan 6,puede ser usada para almacenar información que el usuario requiera, como puedenser las imágenes predeterminadas de la pantalla TFT. Es responsabilidad del usuariono editar el área donde el bitstream es almacenado.
La siguiente tabla resume el mapeo de pines del FPGA a la memoria:
FLASH SPI FPGA
SO P11
SCK N12
SI R11
CS R35.6 PSoC
El PSoC CY8C4245AXI-483 es un dispositivo programable de la empresa Cypress quetiene un procesador en su interior, en este caso es un procesador ARM Cortex-M0 de32 bits a 48MHz, pero a diferencia de los microcontroladores comunes, éste tieneuna arquitectura reconfigurable, lo cual permite ajustar la arquitectura del PSoC a lasnecesidades de la aplicación.
Imagen 9. Diagrama de bloques del PSoC.
Para crear aplicaciones para el PSoC se utiliza PSoC Creator el cuál se puededescargar gratuitamente desde su página de internet.
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En SYMBHIA se han agregado elementos que facilitarán la creación de aplicacionescon el PSoC para el uso del IDAC y del CapSense se han añadido a la tarjeta unresistor y un capacitor. El resistor es de 10KΩ y es para usar el IDAC (DAC decorriente) como un VDAC (DAC de voltaje) y está conectado en el pin P1[7] del PSoC.El Capacitor es de 2200 pF y es para usarse con el CapSense del PSoC.
El PSoC de la tarjeta SYMBHIA está programado con un Bootloader, el Bootloader lepermite reprogramar el PSoC, lo cual permite actualizar el PSoC con una aplicacióndiseñada por INTESC o por una diseñada por el usuario.
El objetivo de la tarjeta SYMBHIA es que el usuario pueda diseñar la arquitectura delPSoC y del FPGA de una manera más ajustada para la aplicación del usuario. Paramás información sobre la programación del PSoC y del FPGA visite www.intesc.mxLas siguientes tablas especifican las conexiones entre el FPGA y el PSoC, lasconexiones entre el PSoC y los puertos de expansión ya fueron especificadas conanterioridad al explicar los puertos de expansión.
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6. Herramientas de desarrollo
6.1 Herramienta de desarrollo para FPGA
Para la implementación de diseños en VHDL se utiliza el ISE de Xilinx.
Además, se puede implementar el microprocesador de Xilinx: Microblaze.
También se pueden utilizar algunas herramientas de Matlab con System Generator.
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También se puede utilizar el IP de Intesc SADE cuyas librerías trabajan en JAVA, C# y LabVIEW.
6.2 Herramienta de desarrollo para PSoC
Los códigos para el PSoC se crean utilizando el software PSoC Creator.
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7. Historial de revisión de especificaciones
Fecha Revisión Cambios
23/04/2018 D
Se actualizó la fotografía de la portadaSe agregó Índice de contenidoSe agregó modelo de convertidor USB/RS232 FTDISe rediseñaron los diagramas a bloquesSe añadieron Herramientas de DesarrolloSe añadió conexiones de memoria Flash SPI
06/01/2019 E Se actializó la fotografía de la portada
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8. Historial de revisión de hardware
Fecha Revisión Cambios
23/04/2018 CSe cambiaron puertos mini USB por micro USB
06/01/2019 D
Se cambiaron puertos micro USB SMD por puertos micro USB THTSe agregó LED de fin de programación (done)
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