GROWTH FPGA/高速ADCボード – 2 – 拡張コネクタ
GROWTH FPGA/高速ADCボードに関する記事の第二回です。
GRWOTH FPGA/ADCボード関連の記事一覧
- GROWTH FPGA/高速ADCボードの概要
- GROWTH FPGA/高速ADCボードの拡張コネクタ
- GROWTH FPGA/高速ADCボードのFPGA書き込み
- パルス計測プログラムgrowth_daqのビルドと測定実行
このボードは2×20ピンの拡張コネクタ(2.54mmのソケット)を2個備えています。CN4がドーターカード用、CN5がRaspberry Pi用のコネクタになっています。
Raspberry Piはオンボードコンピュータ(搭載計算機)として、計算機・ストレージストレージまでボードと一緒に組み込みたい場合に接続します。ドーターカードは、検出器固有のアンプ回路や高圧電源モジュールを搭載するために利用します。ドーターカード用拡張コネクタには、アンプ出力を高速ADCのアナログ入力に接続するためのピンが用意されているので、ドーターカード上で生成した信号をケーブルを介さずに高速ADCで読み込むことができます。(2.54mmのソケットを利用しているので、アナログ帯域は数十MHzが限度と思われますが、FPGA/ADCボード上のADC用のバッファアンプ周りは、シマフジ電機さんの技術力でもっと高速な信号まで処理できるようになっています。広帯域が必要な場合はLEMOコネクタから直接信号を入力してください)
Raspberry PiのGPIOコネクタに出ているSPI/I2Cはそれぞれ以下のように配線されています(ドータカードのデバイス構成は和田くんのPMT用アンプ・高圧電源ボードを使った場合の例)。
バス接続先接続されているデバイス
SPI | FPGA/ADCボード | Slow ADC (MCP3208) Slow DAC (MCP4822) |
I2C | ドーターカード | 128×64ピクセルOLED 温湿度・大気圧計(BME280) |
以下、両コネクタのピン配置を示します。
Raspberry Pi用2×20ピンコネクタ(CN5)のピン配置
FPGAボード側はソケットになっていて、Raspberry Piがそのまま接続できます。
- RasPi-FPGA GPIOはRaspberry PiとFPGA間の汎用GPIO
- RasPi GPIOはCN6とCN4に配線されたGPIO (ドーターカード上でGPIOとして利用可能)
- RasPi TXD/RXDは、Raspberry PiのUART信号(FPGAに接続されており、FPGA側にUART IPコアを実装することでUART通信が可能。GROWTH実験の標準のFPGA IPコアでは未使用)
接続先 | 信号 | No | No | 信号 | 接続先 |
未接続 | - | 1 | 2 | 5V | JP1 |
CN4 28 ピン | I2C_SDA | 3 | 4 | 5V | JP1 |
CN4 27 ピン | I2C_SCL | 5 | 6 | GND | GND |
CN4 29 ピン | RasPi_GPIO0 | 7 | 8 | RasPi TXD | FPGA K13 |
GND | GND | 9 | 10 | RasPi RXD | FPGA L13 |
CN4 30 ピン | RasPi_GPIO1 | 11 | 12 |
RasPi-FPGA_GPIO0 |
FPGA P4 |
CN4 31 ピン | RasPi_GPIO2 | 13 | 14 | GND | |
CN4 32 ピン | RasPi_GPIO3 | 15 | 16 |
RasPi-FPGA_GPIO1 |
FPGA T4 |
未接続 | - | 17 | 18 |
RasPi-FPGA_GPIO2 |
FPGA T3 |
Slow ADC/DAC | SPI_MOSI | 19 | 20 | GND | GND |
Slow ADC/DAC | SPI_MISO | 21 | 22 | RasPi-FPGA_GPIO3 | FPGA R3 |
Slow ADC/DAC | SPI_SCLK | 23 | 23 | SPI_CE0# | Slow ADC/DAC |
GND | GND | 25 | 26 | SPI_CE1# | Slow ADC/DAC |
未接続 | - | 27 | 28 | - | 未接続 |
Ras Pi GPIO0 | CN6 1ピン | 29 | 30 | GND | GND |
Ras Pi GPIO1 | CN6 2ピン | 31 | 32 | CN6 3ピン | Ras Pi GPIO2 |
Ras Pi GPIO3 | CN6 4ピン | 33 | 34 | GND | GND |
Ras Pi GPIO4 | CN6 5ピン | 35 | 36 | CN6 6ピン | Ras Pi GPIO5 |
Ras Pi LED0 | LED7 (青色) | 37 | 38 | LED8 (青色) | Ras Pi LED1 |
GND | GND | 39 | 40 | SW2 | Ras Pi Slide Switch |
ドーターカード用拡張コネクタ(CN4)のピン配置
接続先 | 信号 | No | No | 信号 | 接続先 |
---|---|---|---|---|---|
アナログ入力回路 | ADC3_IN | 1 | 2 | ADC2_IN | アナログ入力回路 |
アナログ入力回路 | ADC1_IN | 3 | 4 | ADC0_IN | アナログ入力回路 |
- | GND | 5 | 6 | GND | - |
MCP3208 CH5 | Slow_ADC5 | 7 | 8 | Slow_ADC6 | MCP3208 CH6 |
MCP4822 Vout a |
Slow_DAC0 | 9 | 10 | Slow_ADC7 | MCP3208 CH7 |
- | GND | 11 | 12 | Slow_DAC |
MCP4822 Vout b |
FPGA L5 | FPGA_GPIO0 | 13 | 14 | GND | - |
FPGA M4 | FPGA_GPIO2 | 15 | 16 | FPGA_GPIO1 | FPGA L4 |
FPGA M1 | FPGA_GPIO4 | 17 | 18 | FPGA_GPIO3 | FPGA M2 |
FPGA N4 | FPGA_GPIO6 | 19 | 20 | FPGA_GPIO5 | FPGA M5 |
FPGA N2 | FPGA_GPIO8 | 21 | 22 | FPGA_GPIO7 | FPGA N3 |
FPGA P5 |
FPGA_GPIO10 |
23 | 24 | FPGA_GPIO9 | FPGA N1 |
- | GND | 25 | 26 | GND | - |
CN5 5 ピン | I2C_SCL | 27 | 28 | I2C_SDA | CN5 3ピン |
CN5 7 ピン | RasPi_GPIO0 | 29 | 30 | RasPi_GPIO1 | CN5 11 ピン |
CN5 13ピン | RasPi_GPIO2 | 31 | 32 | RasPi_GPIO3 | CN5 15ピン |
GND | 33 | 34 | GND | ||
電源回路 | 3.3V | 35 | 36 | 3.3V | 電源回路 |
電源回路 | 5V | 37 | 38 | 5V | 電源回路 |
電源回路 | 12V | 39 | 40 | 12V | 電源回路 |