Platine d'évaluation FPGA Nexys A7 -100 T - Digilent

Microphone numérique, accéléromètre, capteur de température, sortie VGA, sortie audio, 128 Mo de DDR2, Ethernet et 8 mini afficheurs 7 segments : la Nexys A7-100T concentre sur une seule carte une quantité de périphériques rarement réunie sur une plateforme FPGA d'apprentissage. Bâtie autour d'un AMD/Xilinx Artix-7 et programmée sous Vivado, elle permet de mener des projets du circuit logique de base jusqu'au processeur embarqué, sans matériel supplémentaire.

Spécifications visuelles de la carte FPGA Nexys A7-100T

Spécifications techniques

La Nexys A7-100T repose sur un FPGA AMD/Xilinx Artix-7 (XC7A100T), qui offre 63 400 LUT, 126 800 bascules réparties dans 15 850 slices, 240 tranches DSP et 4 860 Kbit de Block RAM. Six blocs de gestion d'horloge dotés de PLL, des vitesses d'horloge internes supérieures à 450 MHz et un convertisseur analogique-numérique XADC à deux voies (12 bits) complètent la logique.

La carte embarque deux mémoires externes : 128 Mo de DDR2 SDRAM et une Flash série Quad-SPI de 16 Mo pour la configuration et le stockage de programme. Un lecteur de carte mémoire microSD vient s'y ajouter. L'horloge provient d'un oscillateur à 100 MHz qui alimente les MMCM et PLL du FPGA.

Le catalogue de périphériques est l'atout majeur de la carte. Côté E/S simples, on dispose de 16 interrupteurs, 16 LED, 2 LED RGB, 5 boutons-poussoirs et deux afficheurs 7 segments à quatre digits. Côté audio et vidéo, la carte offre une sortie VGA 12 bits, une sortie audio mono et un microphone MEMS numérique (PDM). S'y ajoutent des capteurs intégrés : un accéléromètre 3 axes et un capteur de température.

La connectivité couvre un port Ethernet 10/100, un pont USB-UART, un port USB HID hôte (souris, clavier, clé USB) et un circuit USB-JTAG. La carte se programme via JTAG, Flash Quad-SPI ou USB. L'extension passe par quatre connecteurs Pmod standard et un connecteur Pmod dédié au XADC, soit cinq ports au total. L'alimentation se fait par USB, jack externe ou batterie (4,5 à 5,5 V), la programmation s'effectuant sous AMD Vivado Design Suite (édition Standard gratuite) en VHDL ou en Verilog.

Ce que la Nexys A7-100T apporte à vos projets

La densité de périphériques change la façon de travailler. Sur une carte FPGA minimaliste, chaque projet un peu ambitieux suppose d'acheter et de câbler des modules externes. Ici, capteurs, audio, vidéo, réseau et mémoire sont déjà présents et reliés au FPGA : un projet peut lire une accélération, numériser un son, afficher une image ou stocker des données en DDR2 sans rien ajouter.

Cette richesse a une vocation claire : couvrir tout le parcours d'un étudiant en ingénierie. La même carte sert au premier cours de logique numérique, où l'on relie des interrupteurs à des LED, puis aux projets de fin de cursus, où l'on implémente un processeur complet avec ses périphériques. Le FPGA XC7A100T dispose de la capacité nécessaire pour héberger un cœur soft-core MicroBlaze ou RISC-V, et la DDR2 fournit la mémoire pour exécuter des programmes conséquents.

C'est cette continuité qui explique sa réputation de carte de référence pour l'enseignement ECE. Reste un revers : la profusion de composants la rend plus complexe et plus chère qu'une carte d'initiation, et une part de ses périphériques dormira dans les premiers travaux pratiques. Pour un cours strictement introductif, une carte plus simple peut suffire. La Nexys A7 prend tout son sens quand le cursus va jusqu'aux systèmes complets.

Chaîne d'outils et matériel compatible

Le développement sur Nexys A7-100T repose sur AMD/Xilinx Vivado, dont l'édition Standard est gratuite. Le FPGA se décrit en VHDL ou en Verilog ; Vivado gère la synthèse, l'implémentation, la simulation et la génération du bitstream. Le port USB-JTAG programme la carte via un câble micro-USB, et le bitstream peut être écrit dans la Flash Quad-SPI pour un démarrage autonome.

Les board files Digilent préconfigurent le composant, l'horloge et le fichier de contraintes reliant chaque signal à la bonne broche du FPGA, ce qui simplifie nettement la mise en place d'un projet exploitant les nombreux périphériques. Pour un design intégrant un processeur soft-core MicroBlaze, la partie logicielle se développe sous Vitis (ou l'ancien Xilinx SDK) ; la carte sert aussi de support aux cursus RISC-V.

Côté matériel, les cinq ports Pmod acceptent l'ensemble des modules Pmod Digilent (convertisseurs, capteurs, drivers, afficheurs, communication), et le port Pmod XADC accueille les modules analogiques. D'autres modèles existent dans la gamme des platines FPGA et SoC Digilent pour des besoins différents.

Chaîne d'outils logicielle et matérielle de la Nexys A7-100T

Pour quels projets utiliser la Nexys A7-100T ?

La combinaison d'un FPGA généreux, de mémoire externe et de périphériques variés ouvre un large champ d'applications. Voici les usages où elle est le plus attendue.

Enseignement de la logique numérique

Interrupteurs, LED, boutons et afficheurs 7 segments servent d'entrées et de sorties immédiates : les étudiants écrivent leur code HDL, le synthétisent et voient le résultat sur le matériel, ce que la simulation seule ne permet pas.

Architecture des ordinateurs

La carte a la capacité d'héberger un processeur soft-core complet, MicroBlaze ou RISC-V, avec sa mémoire DDR2 et ses périphériques. C'est un support privilégié des cours d'architecture, où l'étudiant construit un processeur du niveau des portes jusqu'à sa programmation.

Traitement audio et du signal

Le microphone PDM, la sortie audio et les 240 tranches DSP permettent d'enregistrer, traiter et restituer du son. La DDR2 sert de tampon pour stocker les échantillons.

Acquisition et capteurs

L'accéléromètre, le capteur de température et le XADC, complétés par les modules Pmod, transforment la carte en plateforme d'acquisition de données multi-capteurs.

Interfaçage vidéo et périphériques

La sortie VGA génère une image pilotée par le FPGA, et le port USB HID hôte lit une souris ou un clavier, deux exercices d'interfaçage classiques enrichis par la présence de l'affichage 7 segments.

Systèmes embarqués et réseau

Grâce à la DDR2 et au port Ethernet, la carte se prête à des systèmes embarqués connectés : serveur réseau, contrôle à distance, passerelle de données.

Ressources & documentation Digilent

Digilent fournit plusieurs démonstrations prêtes à charger qui font le tour des périphériques de la carte et servent de base à des projets personnels.

Démonstration Out-of-Box (OOB)

C'est la démonstration pré-chargée qui présente l'ensemble des périphériques. Les interrupteurs pilotent les LED, l'afficheur 7 segments déroule un motif en serpent, les LED RGB balaient les couleurs. Un enregistrement audio capté par le micro est stocké en DDR2 puis rejoué sur la sortie mono, tandis que le port VGA affiche le signal du micro, les données de l'accéléromètre, la température du FPGA et le curseur d'une souris USB.

Consulter la démonstration Out-of-Box

Démonstration GPIO

Ce projet illustre l'usage des E/S de base : interrupteurs, LED, LED RGB, boutons, afficheur 7 segments, sortie audio et micro. Le pont USB-UART envoie un message au terminal série lors de l'appui sur certains boutons, et le micro enregistre un son restitué sur la sortie audio.

Voir la démonstration GPIO

Démonstration Keyboard

Ce projet Verilog exploite le port USB HID hôte et le pont USB-UART. À chaque touche pressée sur un clavier branché sur le port USB HOST, un scan code est transmis via une interface PS/2, lu puis renvoyé à l'ordinateur sur le terminal série ; le relâchement génère un code distinct.

Découvrir la démonstration Keyboard

Démonstration XADC

Ce projet met en œuvre le convertisseur analogique-numérique de l'Artix-7, en s'appuyant sur les interrupteurs, les LED et l'afficheur 7 segments pour visualiser une tension mesurée. Il sert de base pour intégrer une mesure analogique à un design.

Explorer la démonstration XADC

Démonstration DMA Audio

Ce projet montre comment transférer des données vers et depuis la RAM par accès direct mémoire (DMA). La plateforme matérielle se construit sous Vivado et l'application C se développe sous Xilinx SDK. La carte, reliée en USB à un terminal série, lit des fichiers WAV et illustre l'usage conjoint du DMA et de la DDR2 pour l'audio.

Accéder au projet DMA Audio (GitHub)

Ressources Blog Digilent

Le blog Digilent illustre l'usage pédagogique de la carte à travers des retours d'expérience.

Renforcer l'engagement des étudiants en systèmes numériques

Cet article relate l'expérience de l'université Yeditepe (Istanbul), où la Nexys A7-100T est intégrée aux travaux pratiques d'un cours d'introduction aux systèmes numériques. Les étudiants testent leur code Verilog ou VHDL sur le matériel réel : quand le comportement diffère de la simulation, ils comprennent directement les nuances du fonctionnement matériel. Cette boucle de rétroaction en temps réel apporte un enseignement que la simulation seule ne transmet pas.

Lire l'article sur le blog Digilent

Enseigner l'architecture des ordinateurs (Harris & Harris)

Cet article présente un cours d'architecture des ordinateurs conçu par Digilent avec Sarah Harris, co-autrice de l'ouvrage de référence sur la conception numérique et l'architecture des ordinateurs. Le matériel pédagogique est prévu pour tourner sur la Nexys A7-100T : l'étudiant construit un processeur du niveau des portes logiques jusqu'à sa programmation, puis y ajoute des périphériques (RS232, SPI, interruptions, conversion analogique, contrôleurs de moteur), au choix en Verilog ou en VHDL.

Consulter l'article sur le blog Digilent

Résumé des caractéristiques techniques

• FPGA : AMD/Xilinx Artix-7 XC7A100T (63 400 LUT, 126 800 bascules, 240 tranches DSP, 4 860 Kbit de Block RAM, XADC 12 bits)
• Mémoire : 128 Mo DDR2 SDRAM + Flash Quad-SPI 16 Mo + lecteur microSD
• Horloge : oscillateur 100 MHz ; horloges internes > 450 MHz
• E/S simples : 16 interrupteurs, 16 LED, 2 LED RGB, 5 boutons, 2 afficheurs 7 segments 4 digits
• Audio / vidéo : sortie VGA 12 bits, sortie audio mono, microphone PDM
• Capteurs : accéléromètre 3 axes, capteur de température
• Communication : Ethernet 10/100, pont USB-UART, port USB HID hôte, USB-JTAG
• Extension : 4 connecteurs Pmod standard + 1 Pmod XADC
• Logiciel : AMD Vivado (édition Standard gratuite), VHDL/Verilog, MicroBlaze et RISC-V pris en charge
• Alimentation : USB, jack externe ou batterie (4,5-5,5 V)

Questions fréquentes

Quel logiciel faut-il pour programmer la Nexys A7-100T ?

La carte se programme sous AMD/Xilinx Vivado Design Suite, dont l'édition Standard est téléchargeable gratuitement. 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).

Faut-il du matériel supplémentaire pour débuter ?

Non. La carte embarque interrupteurs, LED, afficheurs, sortie VGA, sortie audio, microphone, accéléromètre, capteur de température, DDR2 et Ethernet. La grande majorité des projets se réalisent sans rien ajouter ; un câble micro-USB suffit pour la programmer.

Peut-on y implémenter un processeur ?

Oui. Le FPGA XC7A100T dispose de ressources suffisantes pour héberger un processeur soft-core MicroBlaze ou un cœur RISC-V, avec la mémoire DDR2 pour exécuter des programmes conséquents. C'est l'un des usages phares de la carte en architecture des ordinateurs.

Quels capteurs et interfaces sont intégrés ?

La carte comporte un accéléromètre 3 axes, un capteur de température, un microphone numérique PDM, une sortie audio, une sortie VGA 12 bits, un port Ethernet, un port USB HID hôte et un lecteur microSD, en plus des interrupteurs, LED, boutons et afficheurs 7 segments.

Comment étendre la carte ?

Cinq ports Pmod sont disponibles : quatre connecteurs standard et un connecteur dédié aux signaux analogiques du XADC. Ils acceptent l'ensemble des modules Pmod Digilent (convertisseurs, capteurs, drivers, afficheurs, interfaces de communication).

La Nexys A7-100T convient-elle aux projets RISC-V ?

Oui. La capacité du XC7A100T permet d'implémenter des cœurs RISC-V soft-core, et Digilent propose des ressources pédagogiques dédiées à l'enseignement de RISC-V sur cette plateforme.

Quelles limites faut-il connaître ?

Le support logiciel de l'interface Ethernet par AMD est restreint dans les versions récentes de Vivado : les projets réseau peuvent nécessiter une version antérieure de l'outil ou des pilotes bare-metal. Par ailleurs, la richesse de la carte la rend plus complexe qu'une carte d'initiation, et certains périphériques resteront inutilisés dans les premiers travaux pratiques.

À qui s'adresse ce produit ?

La Nexys A7-100T s'adresse en premier lieu aux enseignants et étudiants en électronique et en informatique, particulièrement dans les cursus ECE : c'est la carte recommandée pour les cours d'architecture des ordinateurs et de conception numérique de niveau système. Sa richesse en périphériques permet à un même étudiant de l'utiliser de la première année jusqu'au projet de fin d'études. Elle concerne aussi les chercheurs et ingénieurs qui veulent une plateforme complète pour prototyper un processeur soft-core, une chaîne de traitement audio ou un système embarqué connecté, ainsi que les makers avancés qui souhaitent exploiter capteurs, audio et vidéo sans multiplier les modules externes. Les laboratoires équipant des salles entières y trouvent enfin une carte robuste et durable, pensée pour l'usage intensif en classe.

A ce titre, la platine Nexys A7-100T est disponible selon 2 tarifs.
   
 

 

Le tarif  académique  applicable pour les écoles et les étudiants    ou   Le tarif   standard  applicable pour les particuliers et les sociétés           
  
 Vous devez sélectionner le tarif vous concernant en haut de la page dans le menu de sélection au dessus du bouton "Ajouter au panier"  
   
Si vous sélectionnez le tarif académique, il vous faudra impérativement nous adresser une commande officielle émanant d'une école d'ingénieur, d'une université, d'un I.U.T, d'un lycée. De plus, il vous faudra également nous communiquer le N° de téléphone, le nom et l'émail académique d'un des professeurs amené à utiliser la platine.

Ce qu'il faut retenir

La Nexys A7-100T mise sur l'abondance : là où d'autres cartes imposent d'ajouter des modules au fil des besoins, elle réunit d'emblée capteurs, audio, vidéo, réseau et mémoire autour d'un FPGA capable. Cette densité en fait un outil qui accompagne l'étudiant sur toute la durée d'un cursus, du premier circuit logique au processeur complet. Le revers est assumé : plus de composants signifie plus de complexité et un coût supérieur à une carte d'initiation. Pour un enseignement qui va jusqu'aux systèmes complets, ou pour un prototypage riche en périphériques, elle occupe une place que peu de cartes de sa catégorie tiennent aussi bien.

Les photos et certaines parties du texte de cette page ont été créées ou modifiées par IA.