Module FPGA DIGILENT Cmod A7 Artix-7 au format DIP

Faire tenir un FPGA AMD/Xilinx Artix-7 sur une plaque d'essai sans soudure, avec sa mémoire, son port de programmation et un connecteur Pmod : c'est exactement ce que propose le Cmod A7-35T. Ce module au format DIP 48 broches route ses signaux vers des broches mâles au pas de 2.54 mml, de sorte que la logique programmable se câble directement dans un circuit de prototypage. La programmation passe par Vivado via le port USB-JTAG intégré, sans matériel supplémentaire.
 

Spécifications visuelles du module FPGA Cmod A7-35T

Spécifications techniques

Le Cmod A7-35T s'articule autour d'un FPGA AMD/Xilinx Artix-7 (XC7A35T) qui met à disposition 33 280 cellules logiques, 20 800 LUT, 41 600 bascules, 90 tranches DSP et 225 Ko de Block RAM. Cette combinaison couvre aussi bien la logique combinatoire classique que les traitements arithmétiques intensifs, filtrage numérique ou calcul en virgule fixe compris.

Côté mémoire, la carte ajoute une SRAM de 512 Ko (bus 8 bits, temps d'accès 8 ns) et une mémoire Flash Quad-SPI de 4 Mo destinée à stocker le bitstream de configuration. Au démarrage, le FPGA se charge depuis cette Flash ; en l'absence de configuration valide, il reste inactif jusqu'à une programmation par JTAG. Une source d'horloge intégrée à 12 MHz alimente les ressources de synthèse d'horloge du FPGA (MMCM et PLL).

La connectique se répartit sur un connecteur DIP de 48 broches exposant 44 signaux d'E/S numériques et 2 entrées analogiques (0-3,3 V) reliées au convertisseur XADC de l'Artix-7. S'y ajoutent un connecteur Pmod (8 signaux numériques), un circuit USB-JTAG pour la programmation et le débogage, ainsi qu'un pont USB-UART pour la communication série avec un PC. Deux LED utilisateur, une LED RGB et deux boutons-poussoirs complètent les E/S embarquées.

L'alimentation provient soit du port USB, soit d'une source externe de 3,3 à 5,5 V appliquée aux broches VU et GND du connecteur DIP. Le module mesure 0,7 × 2,75 pouces (environ 17,8 × 69,8 mm), un gabarit qui le rend compatible avec les plaques d'essai sans soudure et les supports DIP standard des systèmes embarqués.

Ce que le Cmod A7-35T apporte à vos projets

L'intérêt principal du Cmod A7-35T tient à sa liberté d'affectation des E/S. Sur une carte pédagogique classique, les broches du FPGA sont déjà câblées à des switches, des LED ou des afficheurs figés. Ici, les 44 signaux numériques sortent bruts sur les picots DIP : vous décidez de ce que fait chaque broche et vous la reliez au circuit voulu sur breadboard.

Ce parti pris change la nature du travail. Le module devient un composant que l'on insère dans un montage, comme un microcontrôleur en boîtier DIP, mais avec la reconfigurabilité d'un FPGA derrière. En enseignement, les étudiants réalisent eux-mêmes le câblage au lieu de le trouver déjà fait. La compréhension des contraintes physiques d'un design y gagne beaucoup.

La présence du processeur soft-core MicroBlaze élargit encore le champ : le même module sert à un design de logique pure comme à une petite architecture processeur avec ses périphériques, sa mémoire et son bus. Le XADC à deux voies ajoute la mesure analogique, chose rare sur un module FPGA de cette taille. Restent les limites du format, qu'il vaut mieux avoir en tête. Les E/S travaillent en 3,3 V et l'horloge système plafonne à 12 MHz. On se situe donc du côté du prototypage et de l'apprentissage, pas des interfaces à très haut débit.

Logiciel, outils et matériel compatible

La chaîne de développement du Cmod A7-35T repose sur AMD/Xilinx Vivado, pris en charge par l'édition gratuite WebPACK. Le FPGA se décrit en VHDL ou en Verilog, les deux langages étant supportés. Vivado gère la synthèse, l'implémentation et la génération du bitstream ; le port USB-JTAG intégré assure la programmation et le débogage via un simple câble micro-USB.

Pour accélérer la mise en route, Digilent fournit des board files qui préconfigurent le composant et les contraintes de broches lors de la création d'un projet. Deux modes de programmation coexistent : le mode JTAG, volatil, pratique en phase de mise au point, et le mode Quad-SPI, qui écrit le bitstream dans la Flash pour que le design se recharge automatiquement à chaque mise sous tension. Ce second mode convient aux montages destinés à fonctionner de façon autonome.

Lorsqu'un design intègre le processeur soft-core MicroBlaze, la partie logicielle se développe sous Vitis (ou l'ancien Xilinx SDK), qui compile et déploie l'application C sur la plateforme matérielle bâtie dans Vivado. Le pont USB-UART sert alors de canal de communication vers un terminal série pour afficher des messages ou piloter le programme. Côté extension matérielle, le connecteur Pmod accepte l'ensemble des modules Pmod Digilent (capteurs, actionneurs, afficheurs, interfaces de communication), directement ou via des câbles, ce qui permet d'ajouter des fonctions sans repartir d'un schéma. D'autres modèles sont disponibles dans la gamme des cartes FPGA et SoC Digilent pour les projets aux besoins différents.

Chaîne d'outils logicielle et matérielle du Cmod A7-35T

Le Cmod A7-35T en pratique : exemples concrets

Le format breadboardable du Cmod A7-35T le destine aux montages où le FPGA cohabite avec de l'électronique discrète. Les cas de figure suivants reviennent le plus souvent.

Apprentissage de la logique numérique

Le module sert de support pour découvrir la description matérielle en VHDL ou Verilog. Les étudiants câblent eux-mêmes boutons, LED et capteurs sur la plaque d'essai, ce qui relie directement le code HDL au comportement physique observé.

Prototypage de circuits mixtes

Inséré dans un breadboard, le Cmod A7-35T pilote ou observe un circuit analogique environnant. Les deux entrées du XADC permettent de numériser une tension entre 0 et 3,3 V, utile pour intégrer une mesure dans un design logique sans convertisseur externe.

Conception à base de MicroBlaze

Le FPGA héberge un processeur soft-core avec sa mémoire et ses périphériques. Cette approche convient à l'enseignement de l'architecture des ordinateurs ou au développement d'un petit système embarqué reconfigurable.

Traitement du signal léger

Les 90 tranches DSP prennent en charge des opérations de filtrage ou de multiplication en temps réel, exploitables sur des front-ends de radio logicielle simples ou du prétraitement de données de capteur.

Intégration en système embarqué

Grâce à son format DIP, le module se charge dans un support standard sur une carte de production, où il apporte une brique de logique reconfigurable au sein d'un montage plus large.

Extension par modules Pmod

Le connecteur Pmod ajoute des fonctions prêtes à l'emploi (convertisseurs, drivers de moteur, capteurs) sans concevoir de circuit d'interface, ce qui raccourcit nettement les cycles d'itération.

Ressources & documentation Digilent

Digilent met à disposition plusieurs guides et démonstrations qui couvrent la prise en main du Cmod A7-35T, de la première programmation aux projets exploitant ses périphériques.

Guide de programmation du Cmod A7

Ce tutoriel détaille les deux voies de programmation de la carte : par JTAG à travers le câble micro-USB, et par écriture dans la Flash Quad-SPI pour un chargement automatique au démarrage. Il montre la création d'un projet RTL sous Vivado, la génération conjointe des fichiers .bit et .bin, ainsi que le paramétrage du mode Master SPI et de la compression du bitstream.

Consulter le guide de programmation sur Digilent Reference

Démonstration GPIO

Ce projet VHDL illustre l'usage des E/S de base du module. Les deux LED utilisateur suivent l'état des boutons, la LED RGB balaie les couleurs en fondu, et le pont UART envoie un message d'accueil puis signale chaque appui sur un bouton dans un terminal série réglé sur 9600 bauds. C'est un bon point de départ pour comprendre l'affectation des broches.
 

Voir la démonstration GPIO

Démonstration Out-of-Box (MicroBlaze)

Cette démo met en œuvre le processeur soft-core MicroBlaze pour tester la SRAM externe tout en exploitant LED, LED RGB, boutons et pont UART. La plateforme matérielle se construit sous Vivado, puis l'application C se développe sous Vitis (ou Xilinx SDK). Au lancement, un test mémoire s'exécute et son résultat s'affiche sur le terminal série.

Découvrir la démonstration Out-of-Box

Démonstration XADC

Ce projet Verilog exploite le convertisseur analogique-numérique de l'Artix-7. Une tension appliquée sur les broches analogiques (ramenée de 0-3,3 V à 0-1 V par un diviseur) module la luminosité de la LED rouge, et un bouton fait basculer la lecture entre les deux canaux disponibles. Il sert de base pour ajouter une mesure analogique à un design logique.

Explorer la démonstration XADC

Projet chronomètre 7 segments

Ce projet associe le Cmod A7-35T à un afficheur 7 segments à quatre digits monté sur breadboard pour réaliser un chronomètre de dix secondes à résolution milliseconde. Un bouton démarre le comptage, un autre l'arrête et le réinitialise. C'est un exercice concret de câblage et de description matérielle qui prolonge la démo GPIO.

Suivre le projet chronomètre

Ressources Blog Digilent

Le blog Digilent apporte un éclairage complémentaire sur le module et son écosystème.

Qu'est-ce qu'un Cmod ?

Cet article revient sur le concept de Carrier Module : un FPGA embarqué dans un boîtier DIP dont les broches d'E/S numériques sont routées vers des picots au pas de 100 mil, pensés pour l'intégration directe dans un circuit sur plaque d'essai. Il replace le Cmod A7 dans la famille et explique en quoi ce format se distingue des cartes de développement classiques.

Lire l'article sur le blog Digilent

Présentation du Cmod A7

Cet article d'annonce présente le module au format « gum-stick » et détaille ce que le petit gabarit embarque : programmation intégrée, mémoire, connecteur Pmod, boutons, LED et de nombreuses broches d'E/S sorties sur le connecteur DIP. Il souligne la logique du Cmod, qui laisse l'utilisateur libre d'affecter les E/S plutôt que de les figer sur des périphériques prédéfinis.

Consulter l'article de présentation

Brancher un Pmod sur un FPGA

Ce guide explique les différentes façons de raccorder un module Pmod à une carte hôte : enfichage direct, câbles Pmod ou câblage par fils volants, cette dernière méthode étant illustrée précisément sur le Cmod A7. Il aborde aussi la distinction entre Pmod numériques et analogiques et le repérage du port compatible XADC.

Voir le guide de connexion Pmod

Résumé des caractéristiques techniques

• FPGA : AMD/Xilinx Artix-7 XC7A35T (33 280 cellules logiques, 20 800 LUT, 41 600 bascules, 90 tranches DSP, 225 Ko de Block RAM)
• Mémoire : SRAM 512 Ko (bus 8 bits, 8 ns) + Flash Quad-SPI 4 Mo
• Horloge : source d'horloge intégrée à 12 MHz
• Connectivité : USB-JTAG, pont USB-UART, connecteur Pmod (8 E/S numériques)
• E/S : connecteur DIP 48 broches — 44 E/S numériques + 2 entrées analogiques (0-3,3 V) vers le XADC ; 2 LED, 1 LED RGB, 2 boutons
• Logiciel : Vivado (édition gratuite WebPACK), Vitis pour MicroBlaze ; VHDL et Verilog
• Alimentation : USB ou source externe 3,3-5,5 V (broches VU/GND)
• Format : DIP 48 broches, 0,7 × 2,75 pouces, compatible breadboard et support DIP

Questions fréquentes

Le Cmod A7-35T est-il compatible avec les plaques d'essai sans soudure ?

Oui. Son format DIP 48 broches route les signaux du FPGA vers des picots au pas de 100 mil, ce qui permet d'insérer le module directement dans une breadboard ou un support DIP standard et de câbler l'électronique environnante autour de lui.

Quel logiciel faut-il pour programmer le Cmod A7-35T ?

La carte se programme sous AMD/Xilinx Vivado, disponible en édition gratuite WebPACK. Le FPGA se décrit en VHDL ou en Verilog. Pour un design intégrant le processeur soft-core MicroBlaze, la partie logicielle se développe sous Vitis (ou l'ancien Xilinx SDK).

Comment se fait la programmation, avec quel matériel ?

Un simple câble micro-USB suffit. Le circuit USB-JTAG intégré assure la programmation et le débogage, sans sonde externe. Le design peut être chargé en JTAG (volatil) ou écrit dans la Flash Quad-SPI pour se recharger automatiquement à chaque mise sous tension.

Le module dispose-t-il d'entrées analogiques ?

Oui. Deux broches du connecteur DIP sont reliées au convertisseur XADC de l'Artix-7 et acceptent des tensions de 0 à 3,3 V. Elles permettent de numériser un signal analogique sans ajouter de convertisseur externe au montage.

Peut-on y exécuter un processeur ?

Le FPGA Artix-7 peut héberger le processeur soft-core MicroBlaze d'AMD, avec sa mémoire, ses périphériques et son bus. Le même module sert donc à un design de logique pure comme à une petite architecture processeur reconfigurable.

Quelles extensions matérielles sont possibles ?

Le connecteur Pmod accepte l'ensemble des modules Pmod Digilent (capteurs, actionneurs, afficheurs, interfaces de communication) en enfichage direct ou par câble. Le reste des E/S reste librement câblable sur la plaque d'essai.

Quelles sont les principales limites à connaître ?

Les E/S fonctionnent en logique 3,3 V et l'horloge système est de 12 MHz, ce qui oriente le module vers le prototypage et l'apprentissage plutôt que vers les interfaces à très haut débit. La SRAM utilise par ailleurs un bus 8 bits.

À qui s'adresse ce produit ?

Le Cmod A7-35T s'adresse d'abord aux étudiants et aux enseignants en électronique et en informatique, pour qui le câblage manuel des E/S sur breadboard constitue un exercice pédagogique en soi. Il concerne aussi les concepteurs FPGA qui cherchent une plateforme compacte pour valider un bloc de logique, un algorithme de traitement du signal ou une architecture MicroBlaze avant de l'intégrer dans un produit. Les développeurs embarqués y trouvent un composant reconfigurable insérable dans un support DIP, tandis que les makers avancés et les bureaux d'études apprécient la liberté d'affectation des broches et la possibilité d'ajouter des mesures analogiques via le XADC. C'est enfin un bon choix pour tout projet mêlant logique programmable et électronique discrète sur une même plaque.

Ce qu'il faut retenir

Là où la plupart des cartes FPGA imposent leurs périphériques, le Cmod A7-35T fait le pari inverse : il expose la puissance d'un Artix-7 sous une forme que l'on manipule comme un composant DIP ordinaire. Ce positionnement le place à la charnière entre le prototypage sur breadboard et la conception logique sérieuse. Peu d'alternatives de ce gabarit tiennent cette place aussi bien. Pour qui veut passer du schéma théorique au circuit réel tout en gardant la main sur chaque connexion, et en s'appuyant sur un écosystème logiciel mûr, le Cmod A7-35T reste une valeur sûre. Le compromis, lui, est assumé : flexibilité et compacité, au prix d'une horloge modérée et d'E/S en 3,3 V.

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