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ESP32-C3 AMD/Xilinx FPGA无线调试器

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简介

已打样验证!基于ESP32-C3制作的AMD/Xilinx FPGA无线调试器,超低成本,可以使用Vivado无线调试FPGA。具有智能配网功能,oled屏幕显示连接状态、IP地址等信息。

简介:已打样验证!基于ESP32-C3制作的AMD/Xilinx FPGA无线调试器,超低成本,可以使用Vivado无线调试FPGA。具有智能配网功能,oled屏幕显示连接状态、IP地址等信息。

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2022-03-31 03:52:13更新时间:2024-10-09 02:58:05

描述

已打样验证

实物演示 见B站视频链接

主要参数

  • 本设计基于ESP32-C3,软件兼容ESP32全系
  • 具备智能配网功能,连接路由器无需修改代码
  • 支持Vivado调试、下载FPGA,无需额外插件
  • 具备电平转换设计,兼容低压IO FPGA
    结构框图.png

开始使用

外围连接

下载器采用Xilinx标准的2.54mm 14P牛角座IO布局,与一般的下载器IO布局相同,大部分开发板可直接连接。
显示屏兼容 SSD1306主控 OLED 0.91/0.96寸 IIC 4P接口屏幕,网上一大堆很容易买到。插的时候注意方向。
丝印Boot的两个引脚短接后复位,即可进入下载模式。
丝印Rx Tx的接口对应ESP32的原生串口,可用于调试。
丝印GND 3V 5V的接口用于供电。

固件下载

配套的ESP32软件源码在Gitee仓库 无线Xilinx FPGA调试器ESP32-XVC 维护,可以自行编译,也可以直接下载 ESP32-C3二进制固件
本硬件设计既可以使用ESP32-C3的USB CDC串口下载程序,也可以使用UART外设下载程序。
短接丝印为Boot的两个引脚后,按下Rst键复位,即可进入下载模式。USB Type-C接口的D+D-已经连上了ESP32的USB外设IO,可直接用于下载。
具体的下载方式及配套软件不再赘述,网上教程很多。

智能配网

本工程支持乐鑫的智能配网功能(SmartConfig),无需在程序中固化WIFI名称和密码,通过手机即可在线配网。
ESP32上电后,默认尝试连接上一次的WIFI,连接状态会在oled屏显示。多次尝试连接失败后,进入智能配网状态:

  • 掏出你的手机,进入乐鑫官网-支持-下载-APP,下载并安装ESP TOUCH
  • 保持WIFI开启,连接你希望ESP32连接的WIFI。
  • 打开ESP TOUCH,选择第一个,输入WIFI密码,点击确认。
  • 稍等片刻,配网完成后oled屏幕会显示连接信息。

连接Vivado

需要将ESP32对应引脚与FPGA的JTAG接口连接,保证ESP32和电脑连接在同一个路由器。

  • 打开Vivado->Open Hardware Manager
  • 点击Open target->Open new target->Next->选择Local serverNext->点击Add Xilinx Virtual Cable->输入屏幕显示的IP地址和端口号。
  • 如果Hardware窗口中已存在localhost(),则localhost()->右键->Add Xilinx Virtual Cable(XVC)
  • 如果看到调试器Hardware Target与FPGA器件Hardware Devices,表示连接成功,开始愉快的无线烧录吧!

独立供电

既然是无线下载器,用USB供电就感觉怪怪的。板子下方预留了丝印为GND 3V 5V的排针接口,分别用于接地、外部3.3V供电、外部5V供电。固件烧录完成后,即可使用FPGA板卡的电源供电,无需连接电脑。
3V接口用于连接外部3.3V电源,5V接口用于连接外部5V电源,用任意一个就可以,但是同时只能连接其中一个电源。5V供电连接后,3V接口会对外输出LDO降压得到的3.3V电压,此时3V不允许连接外部电源,否则可能出现电流倒灌导致器件烧毁。

硬件设计思路

ESP32好用又便宜,十几块钱的单片机就可以连上WIFI,配合Arduino大大降低软件开发难度。ESP32-C3作为乐鑫的一个性价比产品,是非常值得选择的。
LDO不再使用典中典1117,因为现在有更好用的长晶CJ6206,外围只需两颗1uF MLCC,大厂品质有保证。
下载器全局3.3V供电,但是FPGA的IO电压通常会更低,比如3.3 2.5 1.8等。这时候把ESP32的3.3v IO直接怼上FPGA的1.8v IO,很明显会出事,作为一个实用的工具,下载器必须具备IO电平转换功能。本设计使用了一颗润石RS4T774电平转换芯片,对JTAG的4根信号线进行电平转换,0.9-3.6v电平都能转,而且传输延迟低。其他品牌的4T774也可以平替。

设计图

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