O kit FPGA Tang Primer 25K da Sipeed vem com um módulo FPGA compacto baseado na FPGA Gowin GW5A-LV25MG121 e uma placa base Dock que expõe os principais sinais do dispositivo.
O formato ultracompacto do core board permite sua aplicação em cenários com restrição de espaço. A placa base possibilita a conexão de um joystick USB, a instalação de um módulo SDRAM de 40 pinos e o uso das três interfaces PMOD para conexão a um display HDMI ou a um joystick PS2, permitindo a formação de uma configuração típica de console retro.
O conjunto também pode ser combinado com a linha de módulos PMOD da Sipeed, sendo adequado para uso em ensino universitário de FPGA.
Neste artigo, analiso os detalhes técnicos do Tang Primer 25K, sua arquitetura, organização de I/Os, recursos de memória e a estrutura da placa Dock, com foco em prototipagem e desenvolvimento com FPGA.
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FPGA Tang Primer 25K baseado no GW5A-LV25MG121
O núcleo do Tang Primer 25K é a FPGA Gowin GW5A-LV25MG121C1/I0. De acordo com os parâmetros do core board, o dispositivo apresenta a seguinte organização interna:
- 23.040 Logic Units (LUT4)
- 23.040 registradores (FF)
- SRAM distribuída (S-SRAM):
- Versão A: 0 Kbits
- Versão B: 180 Kbits
- 1.008 Kbits de Block SRAM (B-SRAM)
- 56 blocos de B-SRAM
- 28 multiplicadores 18 × 18
- 6 PLLs
- 8 bancos de I/O
O módulo integra ainda 64 Mbits de NOR Flash para armazenamento da configuração.
Do ponto de vista físico, o core board utiliza dois conectores board-to-board (BTB) de 60 pinos (2x60P BTB), por meio dos quais são disponibilizados 75 GPIOs e uma interface MIPI com 4 vias de dados.
Essa combinação de recursos lógicos, memória interna e organização por bancos de I/O define a base arquitetural do Tang Primer 25K.
O core board do Tang Primer 25K possui dimensões de 22,9 mm × 17,8 mm e utiliza conectores DF40C-60DP-0.4V(51) para interface com a placa base.
Placa Dock do Tang Primer 25K e interfaces de expansão
A placa Dock complementa o módulo com recursos de conectividade e acesso aos sinais do FPGA.
A base inclui:
- Conectores DF40C-60DS-0.4V(51) para acoplamento ao core board
- Conector USB Type-C para depuração e programação
- Conector USB Type-A com suporte a USB 1.1 Host
- Header 2 × 20 pinos (2,54 mm) para expansão
- 3 interfaces PMOD
- 2 botões
- 3 LEDs de status
- Suporte a JTAG e UART
O conector USB Type-A pode operar como host para conexão de dispositivos HID, como controles de jogo. O conector header de 40 pinos permite a conexão de módulos adicionais, incluindo um módulo SDRAM opcional.
O circuito de depuração da Dock utiliza um microcontrolador BL616 para prover USB-JTAG e UART.
A placa Dock também permite a conexão de um módulo SDRAM por meio do conector de 40 pinos. Com essa expansão, o sistema pode executar soft-cores e aplicações que demandam maior capacidade de memória externa.
Aplicações
O Tang Primer 25K é direcionado a atividades de prototipagem e desenvolvimento com FPGA, tanto em ambiente acadêmico quanto em aplicações embarcadas.
A arquitetura baseada na FPGA GW5A-LV25MG121C1/I0, com 23.040 LUT4, 23.040 registradores, blocos de memória interna e 8 bancos de I/O, permite a implementação de soft-cores, controladores personalizados, interfaces digitais e lógica dedicada para processamento de sinais.
A presença de 64 Mbits de NOR Flash viabiliza o armazenamento da configuração do dispositivo, enquanto a interface JTAG exposta na placa Dock permite a programação e depuração do FPGA. O kit também integra recursos de USB-JTAG e UART na base Dock, simplificando o fluxo de gravação e testes.
Com a possibilidade de expansão via conector de 40 pinos, módulos PMOD e módulo SDRAM opcional, o Tang Primer 25K pode ser utilizado em aplicações como:
- Prototipagem de controladores digitais
- Implementação de soft-processadores
- Sistemas de aquisição e processamento de dados
- Controle de matrizes LED
- Interfaces com dispositivos externos via PMOD
- Implementações com suporte a USB Host
A presença da interface MIPI com 4 vias de dados amplia o escopo para projetos que envolvam comunicação de alta velocidade e integração com periféricos compatíveis.
Conclusão
O Tang Primer 25K combina um módulo FPGA compacto com uma placa Dock que expõe interfaces de depuração, expansão e USB Host. A arquitetura baseada na GW5A-LV25MG121C1/I0, associada à memória Flash integrada e à possibilidade de SDRAM externa, forma uma plataforma modular voltada à prototipagem e desenvolvimento com FPGA.
A placa Dock oferece três interfaces PMOD e compatibilidade com a linha de módulos PMOD da Sipeed, permitindo a conexão de câmera, display, joystick, matriz LED e outros periféricos. Essa variedade amplia o leque de cenários de teste e experimentação.
Além disso, o Tang Primer 25K conta com exemplos e recursos disponibilizados pela comunidade e pelo fabricante, facilitando a exploração de diferentes aplicações e a validação de projetos.
A organização por bancos de I/O com tensões independentes, a interface MIPI de múltiplas vias e os recursos internos de lógica e memória tornam o Tang Primer 25K uma solução consistente para projetos que exigem flexibilidade de hardware em um formato reduzido.
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