基于USB和FPGA的隨機數發(fā)生器驗證平臺

在本設計電路中，將PDIUSBP11A芯片的引腳1和引腳8懸空；引腳7和引腳14分別接地和3．3 V電壓；差分數據信號D+和D-引腳分別經(jīng)一個(gè)阻值為24 Ω的電阻與USB接口的D+和D-相連，同時(shí)D+經(jīng)上拉電阻與3．3 V電壓相連；引腳9經(jīng)上拉電阻與3．3 V電壓相連，使USB保持在全速工作模式下；其他引腳與FPGA芯片相應的引腳相連接，具體連接方式如表1所列。

3．3 配置芯片及下載電路
Altera編程硬件主要包括MasterBlaster、ByteBlasterMV、ByterBlsterII、USB-Blaster和Ethernet Blaster下載電纜或Altera編程單元(APU)。
本文采用ByterBlsterII下載電纜，選用EPCS4配置芯片，設計實(shí)現了AS主動(dòng)串行配置模式與JTAG下載模式相混合的下載配置電路。
本設計采用AS和JTAG兩種下載方式，可以通過(guò)JTAG方式對程序進(jìn)行調試，同時(shí)通過(guò)QuartuslI軟件提供的一個(gè)可在線(xiàn)操作FPGA片上RAM內容的工具InSystem Memory Content Editor，用戶(hù)可以查看和修改RAM的內容。用戶(hù)可以預期對RAM中的內容進(jìn)行修改，并通過(guò)該工具查看修改后的結果，兩者進(jìn)行對比就可驗證程序運行是否正確。此外，在JTAG模式下可以利用jic文件驗證配置芯片是否已經(jīng)損壞。
3．4 復位電路
為使驗證系統初始化正確，當整個(gè)系統在電源上電時(shí)，必須處于復位狀態(tài)。一般應保持復位脈沖為高保持兩個(gè)機器周期以上，而系統晶體振蕩器達到穩定一般需要150 ms左右。為此，本文設計了基于RC器件的復位電路，如圖5所示。

其中，R1=R2=100 kΩ，C1=3．5μF，對于虛線(xiàn)中的電路，運用戴維南定理把系統上電后電路中除電容支路以外的部分進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到的電路如圖5(b)所示。

由此可得，該復位電路能夠正常復位，保證系統正常工作。

3．5 時(shí)鐘電路
時(shí)鐘由晶振芯片提供，晶振芯片有無(wú)源晶振和有源晶振兩種。無(wú)源晶振為無(wú)極性元件，共有2個(gè)引腳，只有在時(shí)鐘電路工作控制下才能產(chǎn)生振蕩信號；有源晶振由石英晶體組成，此外還有晶體管和阻容元件，信號穩定，它共有4個(gè)引腳，常用的連接方式為：1腳懸空，2腳接地，3腳輸出，4腳接電壓。本設計采用ELV型號為SMD5*7的48MHz晶振。