概述

iCEBreaker FPGA 开发板是一款低成本、开源的 FPGA 教育开发板。

该开发板的主要应用领域是使用 Yosys、nextpnr、icestorm、iverilog、symbiflow 等开源 FPGA 设计流程的教育或研讨会场景。这意味着电路板的成本必须很低，而且要有一套很好的功能，以便设计出有趣的课程和 Workshop。iCEBreaker 可通过其 Pmod 连接器轻松扩展，因此您可以使用大量第三方 Pmod 模块，以及我们专门为其设计的几个新 Pmod。

硬件特性

• Lattice iCE40UP5k FPGA

  • 5280 个逻辑单元（4-LUT + Carry + FF）

  • 120 Kbit 双端口 RAM

  • 1 Mbit（128 KB 字节）单端口 RAM

  • PLL、2 x SPI、2 x I2C 硬 IP

  • 两个内部振荡器（10 kHz 和 48 MHz），用于简单设计

  • 八个 DSP 乘法器模块，用于信号处理，如音频合成，甚至软件定义无线电

  • 低功耗，是电池供电应用的理想选择

  • 3 个 24 mA 驱动器和 3 x 硬 IP PWM（可驱动 RGB LED 和小型电机）

• 丰富、快速的存储

  • 128 Mbit (16 MB) 四路 SPI 双倍数据速率 (QSPI-DDR) 闪存

  • 例如：可将视频流传输到 LED 矩阵

• 大量的 I/O

  • 用于 RGB LED 的三个引脚（接头）

  • 两个板载 LED

  • 一个 UART、RX 引脚和 TX 引脚，可通过虚拟（USB）串行端口访问

  • 一个按钮

  • 两个可用的 Pmod 连接器（共 16 个引脚）

  • 一个可断开 Pmod（8 个引脚）

• 预接线、可断开 Pmod 模块

  • 用户可访问输入和输出，并可用于自己的硬件设计

  • 五个星形 LED

  • 三个按钮

• 足以承载 CPU 软核

  • picorv32

  • picosoc

  • RISC-V 及其他

• 板载 FPGA 编程器和 USB 转串行适配器

  • 与 IceStorm iceprog 工具兼容

  • 作为串行设备与主机轻松连接，无需驱动程序

• USB 高速

  • 板载 FT2232 USB 芯片

  • 高达 480 Mbit/s 的主机接口

Pmod 连接器和 Breakaway Pmod

iCEBreaker FPGA 板有三个标准 Pmod 连接器，由于 Pmod 是多家硬件制造商采用的标准，因此扩展选择范围很广。这样，您就可以访问庞大的模块库。无论您的项目是什么，都一定能找到适合的 Pmod。有关现有 Pmod 的示例，请访问 Digilent 在线商店。针对一些使用案例，我们还开发了自己的 Pmod，并将不断添加新的 Pmod。

iCEBreaker FPGA 板附带一个可拆卸 Pmod，上面有三个按钮和五个 LED 灯。您可以使用可拆卸 Pmod 立即探索 FPGA，无需任何焊接，也可以将其拆下，使用 Pmod 连接器连接另一个 Pmod。

iCEBreaker 框图

开源的工具链

iCEBreaker FPGA 原型已得到以下开源 FPGA 设计工具的支持：

• Yosys：Verilog RTL 综合框架

• Arachne-pnr：用于 iCE40 系列 FPGA 的放置和布线工具

• nextpnr：供应商中立、时序驱动的 FPGA 放置和布线工具

• IceStorm：用于分析和创建 iCE40 FPGA 位流的工具

• icestudio：基于 IceStorm 的 FPGA 板可视化编辑器

部分 PMOD 展示

7段数码管及开关

HDMI PMOD

LED 面板及驱动 PMOD

LED 面板驱动 PMOD

原理图 & PCB

iCEBreaker Bitsy

除了经典版本的 iCeBreaker 之外，还有一款更小但功能类似的版本：iCEBreaker Bitsy。iCEBreaker Bitsy 是 iCEBreaker 的同胞兄弟，体积更小，但功能同样强大。它的尺寸仅为 36x18mm，与 Teensy 外形兼容，可轻松嵌入到任何项目中。

硬件参数：

• iCE40UP5K 采用 QFN48 (SG48) 封装

• PLL、两个 SPI 和两个 I2C 硬 IP

• 128M (16MiB) 支持 DDR 和 QPI 的闪存

• 64M（8MiB）支持 QPI 的伪 SRAM

• USB-C 接口（预装 RISC-V 软核 USB 引导加载程序）

• 连接至 3x 24mA 硬 PWM IP 引脚的 RGB LED

• 两个用户 LED（一个与 RAM-CS 共享）

• CDONE（配置完成）状态 LED

• 12MHz 外部时钟（在 PLL GBIN 上）

• 一个用户按钮

• 电源轨：3.3V 和 1.2V

• FPGA SPI/编程接头

• 4 个配置引脚（SDI、SDO、SCK、CS）

• 用于 QSPI/QPI 的 2 个额外 GPIO 引脚

• CDONE（配置完成）、CRESET（配置复位）、3.3V 和 GND

• 兼容 Teensy 外形

• 使用 Teensy 3.x Feather 适配器与 Feather 生态系统兼容

• 半空封装且只单面装配器件，更利于模块集成

License

N/A

仓库 & 下载

可以在Github中获取开源仓库：

https://github.com/icebreaker-fpga/icebreaker