Xilinx BASYS3

Плата Xilinx Basys 3 — это учебно-отладочная платформа начального уровня на базе FPGA от компании Digilent (ныне часть National Instruments / Emerson). Она предназначена для изучения цифровой схемотехники, языков описания аппаратуры (Verilog/VHDL) и систем на кристалле (SoC).

Ниже приведено подробное описание, технические характеристики (кратко и полно), парт-номера (Part Numbers) и список совместимых моделей/аксессуаров.

1. Описание платы

Basys 3 — это плата на базе FPGA Xilinx Artix-7 (семейство Xilinx 7 series). В отличие от более "продвинутых" плат (например, Nexys 4), она ориентирована на работу с инструментом Vivado WebPACK Edition (бесплатная лицензия).

Основные функциональные блоки:

• Цифровое ядро: FPGA XC7A35T-1CPG236C, имеющая 33 280 логических ячеек, 5 200 слайсов (slices) и 180 блоков DSP.
• Интерфейсы ввода/вывода: Разъемы PMOD (12-контактные) для подключения датчиков и внешних устройств, разъемы для аудио (PWM), VGA-выход, четырехзначный 7-сегментный индикатор.
• Коммутация: 5 переключателей (switches), 5 кнопок (buttons), 5 светодиодов (LED).
• Управление: Переключатель режима (J17) для загрузки из QSPI Flash или JTAG, а также микросхема разгона/сброса.
• Интерфейсы: Разъем micro-USB для программирования (JTAG) и последовательного порта (UART).

Ключевая особенность: На плате установлен 7-сегментный дисплей, который сложно реализовать на более дешевых платах, но очень полезно изучать для понимания шин и мультиплексирования.

2. Технические характеристики (ТХ)

Семейство FPGA:

• Чип: Xilinx Artix-7 FPGA (кристалл XC7A35T-1CPG236C).
• Логические ячейки (Logic Cells): 33 280.
• Слайсы (Slices): 5 200 (где каждый содержит 4 LUT6).
• Встроенная память (Block RAM / BRAM): 180 KB (1 800 Kb), организованная в 50 блоков по 36 Kb.
• DSP-слайсы (DSP48E1): 90.
• Тактовая частота (максимальная): до 450 МГц.
• Корпус: CPG236 (малый корпус BGA).
• Напряжение ядра: +1.0V.
• Питание: +5V от USB.

Встроенные периферийные устройства:

• Тактовый генератор (Clock): 100 МГц кварцевый генератор.
• Переключатели (Switches): 16 шт. (SW0-SW15).
• Кнопки (Buttons): 5 шт. (BTN0-BTN4) — верхние, центр.
• Светодиоды (LED): 16 шт. (LED0-LED15).
• 7-сегментный индикатор: 4 сегмента (есть общий анод и декодер BCD).
• VGA-порт: Разъем DB-15 (VGA выводит сигнал через 12 бит, 4-бит на канал RGB).
• UART: Через разъем Micro-USB (FTDI FT2232HQ / FT232H).
• Подключение периферии:
  • 12 разъемов PMOD (8 сигнальных пинов + 4 питания) — самые распространенные.
  • Разъем для SD-карты (управляется через SPI).
• Программирование: Отладочный интерфейс JTAG через Micro-USB.

Физические данные:

• Размеры: 93 x 133 мм (не самое компактное, но подходит для макетной платы).
• Питание: Micro-USB (5В, ток до 500 мА), возможно запитывание от внешнего источника.

3. Парт-номера (Part Numbers)

Точные промышленные обозначания платы:

1. Полное имя платы: Digilent Basys 3 Artix-7 FPGA Trainer Board.
2. Основной код продукта (Retail/Edition):
   • Чаще всего встречается код 410-281 (или 410-381 — питание от разъема).
   • Стандартный Пати-номер Digilent: BASYS3.
3. Код в некоторых магазинах (например, RS-Uni):
   • Для Российской/европейской сертификации части модели поставляются с приставкой C (не всегда).

Важно: В самых распространенных описаниях лучше использовать именно BASYS3 и программную лицензию сразу рассчитанную на модель XC7A35T.

4. Совместимые модели и аксессуары

Совместимость делится на программную (какие FPGA и редонные линии заходит) и физическую (с разъемами).

А) Совместимые FPGA / Кристаллы (в серии Artix-7): Схема рассчитана точно под XC7A35T, поэтому редлаент (замена платы на другую) невозможен напрямую без перепайки ЧИПа. Но между платами в серии Xilinx Versal/7-Series есть семейство отечественных аналогов или более новая BaseBoard Series. Основная совместимость в логическом ядре у следующих моделей:

• Xilinx XC7A35T — самое популярное использование (ваш случай).
• Xilinx XC7A50T — прямой народный "студийный" инвариант.
• Модель Arty A7 (если рассматривается связка Raspberry Pi и вопрос совместимости в проектном смысле). Это более продвинутая модель той же конструкции.

Б) Программное обеспечение: Официально поддерживается Vivado версии 2015.4 и новее (рекомендуется брать 2016.4 и выше, например 2020.1—2022.2). Прошивка с использованием Xilinx ISE не поддерживается — это бросает вызов, т.к. требует лицензий. Лицензия: WebPACK Edition (бесплатная на эту модель кристалла).

В) Физические систем расширения PMOD: Самые частые сосватавшиеся платы датчиков, обязательно совместимых с PMOD-слотом Basys 3:

• Pmod GPS (GPS модуль от Digilent/Seeed).
• Pmod VGA (VGA Interface PMOD).
• Pmod MAXSONAR (ультразвуковой дальномер).
• Стандарссы для этой суммарной электронной установки — Arty V/P Mod, Spartan, Kiran Shield.

5. Структура GPIO и полный список разъёмов (Расшифровка по схеме)

Для инженера важно:

• Разъёмы программирования: Micro-USB (J14).

Краткое резюме дополнительных моделей совместимости: Для новичка жизненно важный факт при выборе: Basys 3 совместима с официальной средой выполнения ADI (Analog Devices) просто "пердулачи» модели без действия. Но чтобы вы понимали, если написан "Basys 3" — достаточно чистого JTAG через micro-B.

Единственный очень часто ищущийся совместимый параллельный план план: Персснальный ноутбук для - не подходит напрямую, потому что драйвер СОМ-лочок маунтится, с общей альтернативой физическому Analog Devices см. пункт о QSPI/Serial.

Итоговое техническое предложение для специфиций:

Для закупки характерно указывать: "Plata деvelomento FPGA Xilinx Artix-7 (Digilent BASYS3/Xilinx Basys 3 / Реперніне б и Peripherie, Genewea Xilinx, Edukaational Plates, New / Uses." - так продают поставщики.

Замечания: очень важно подключать пробник не близко к башне (чтобы видно было отключением) и использовать Wire.h Вариатор обязательно проверять видимость прошивки на фронт.