Colorlight 5A-75B：深入了解一款流行的低成本ECP5 (FPGA) 开发板

# Colorlight 5A-75B 开发板介绍 来源：https://blog.yosyshq.com/p/colorlight-part-1/ 文章配图：Colorlight 5A-75B 开发板介绍 (https://blog.yosyshq.com/p/colorlight-part-1/) ### Chris Lasocki 深入解析一款热门低成本 ECP5 开发板 *本文为 Chris Lasocki 撰写的两篇系列文章中的第一篇。第二篇现已发布 (https://blog.yosyshq.com/p/colorlight-part-2/)。* 这似乎是一次偶然——一款通用LED显示屏部件竟演变成了低成本FPGA开发板。我们讨论的正是这款名为 Colorlight 5A-75B 的所谓“接收卡”。它搭载了 Lattice ECP5 FPGA，并得到 Yosys 工具链支持，使你能充分利用完全开源的FPGA开发工具链。其平均售价仅为20-25美元，是一款极易上手的开发板。 Colorlight 5A-75B 最初是模块化LED显示屏标准的一部分。作为接收卡，它位于控制显示的计算机与LED面板之间。它承担着接收视频信号并相应驱动RGB面板的基础却关键的任务。由于需要处理大量带宽，它配备了中高速度的 ECP5 LFE5U-25F FPGA 和两个千兆以太网接口。此外，它还有16Mbit SDRAM用于临时存储，以及同样容量的Flash存储器用于存放比特流。它提供了8个引脚排列已知（HUB75）的输出端口和5V电源输出。这款板子很快引起了硬件黑客们的注意，不久后便被 q3k 等人完全逆向工程（https://github.com/q3k/chubby75）。现在可获取带有引脚定义的原理图及其他文档。此处完成了大量工作，正是这些工作使得 Colorlight 板能够以黑客精神的方式被使用。 巧合的是，这款板的设计在功能丰富与IO接口丰富之间取得了绝佳的平衡。板载的外设要么是基础型，要么是高速型，这些若通过0.1英寸排针连接会比较困难。它也是在其价格范围内唯一配备双千兆以太网接口的开发板。由于它只是一个FPGA，16Mbit SDRAM 对于大多数应用来说应该足够，且实现其控制器也相对容易。 ## 黑客改造该板 通过板载的JTAG端口，你只需焊接一个4针排针，就能开始向 ECP5 FPGA 上传自己的比特流。这款 FPGA 完全被 Yosys 工具链（https://github.com/YosysHQ/oss-cad-suite-build）支持，从Verilog编译器到布局布线引擎再到比特流生成器，一应俱全。配合像 Bus Pirate 这样的开源JTAG适配器（或者其他任何类似工具），只需片刻就能将比特流下载并看到你的代码运行。HUB75 排针上引出了大量用户可访问的IO。 FPGA 获得一个 25MHz 时钟信号，此外还有一个板载 LED 和一个按钮，这对于一个 Verilog "Hello, world!" 项目（即LED闪烁）来说已经足够了。 这款板唯一的缺点是默认情况下缺少输入功能——你需要将 74HC245 输出驱动器更换为双向电平转换器。不过，存在一款引脚兼容的电平转换器芯片 SN74CBT3245A，可以替换默认的输出驱动器，提供 3.3V 双向IO。其他选项，例如制作小型PCB板，用导线替代转换器，或将输出驱动器的方向引脚连接到IO引脚，也是可行的。 ## 总结 对于那些希望尝试开源FPGA编程但又不想为传统开发板花费大量金钱的人来说，Colorlight 5A-75B 是一个不错的选择。板载外设足以完成第一个项目，以熟悉工具链。千兆以太网和SDRAM在未来更高级的项目中也可能派上用场。 在下一篇文章中，我将描述如何编写、编译并上传一个能让 5A-75B 板载LED闪烁的Verilog项目。 Chris "polprog" Lasocki (@polprogpl (https://twitter.com/polprogpl)) 是一位资深电子黑客和有抱负的物理学家。FPGA 是他的爱好之一，目前他正在该领域撰写论文。他的其他兴趣包括激光物理以及嵌入式编程项目。他在 polprog.net (https://polprog.net/) 运营着一个博客。