Milymist One的硬件

　　Milkymist One系統電路板的核心是一塊賽靈思XC6SLX45（見圖2）。該FPGA包含我們系統的所有數字邏輯，如軟核CPU、存儲器控制器、硬件加速器以及I/O外設等。

　　通過使用Spartan-6的“主BPI”模式，FPGA 可從NOR閃存芯片中讀取配置數據。該閃存芯片隨后使用“現場執行 （execute-in-place）”方案運行引導載入程序，即一邊從NOR閃存獲取處理器指令，一邊對其進行執行。引導載入程序隨后激活 SDRAM，并加載應用軟件。該閃存芯片還負責存儲這類應用軟件，并保留使用YAFFS2的用戶數據。YAFFS2 是一種可提供損耗均衡和日志功能的閃存優化型文件系統。

　　我們的應用軟件能夠從互聯網下載 FPGA 數據流更新，并將它們寫入閃存中。拜Spartan-6 FPGA所具有的多重載入 （MultiBoot）特性所賜，如果某個失效的更新會導致錯誤的數據流，則系統能夠進行失效保護。

　　與FPGA直接連接的一對DDR SDRAM芯片可提供128MB的系統存儲器。為有助于滿足該接口嚴格的時序要求，Spartan-6 FPGA可為其提供雙數據速率I/O寄存器、運行時間可編程延遲鎖相環（帶DCM）以及I/O延遲元件。

　　我們的器件可支持兩個全速的USB主機端口。FPGA在此處再一次負責提供大部分硬件。Spartan 6可直接驅動模擬收發器芯片，以便輕松將LVCMOS 3．3V電平轉換為能夠完美符合USB標準的信號。串行接口引擎和主控制器邏輯采用FPGA架構實現。在原型設計階段，甚至能夠僅使用電阻和USB連接器與賽靈思ML401開發板的I／O擴展連接器相連，就能成功地將USB器件直接與FPGA相連。

　　在視頻輸出方面，FPGA可驅動一個3通道數模轉換器，以生成VGA端口的RGB分量。Spartan-6中包含的DCM CLKGEN原語具有高度的靈活性，能夠針對像素時鐘將多種不同頻率進行綜合，從而使器件能夠支持大量的視頻模式。

　　此外，如何對由VGA端口輸出的復合視頻信號（CVBS）進行綜合也在研究中。市面上已經有一些計算機圖形卡，能夠使用低成本的無源適配器將CVBC器件與VGA輸出相連接。不過，在一套采用FPGA的系統上生成原色分量也是完全可行的。我們僅需要使用數字信號處理技術實現CVBS信號發生器，然后將生成的數據送給VGA數模轉換器即可。這樣，我們的器件就能輕松地與音樂以及現場表演場地仍然大量使用的傳統視頻投影儀和視頻混合控制臺相連接。

　　我們的設計可將Spartan 6與一對RS485收發器相連接，為DMX512提供支持。該協議可用于進行舞臺上的燈光控制，能夠讓器件將周邊的燈光與可視效果進行同步。在此，整個DMX512信號發送系統也是采用FPGA來實現的，而外部組件基本都是模擬組件。

　　此外，為了能與常用的控制器和傳感器進行交互，我們的系統還支持MIDI。我們的設計實現與DMX512類似，只有模擬外部組件。我們還支持以太網（僅使用一顆PHY芯片）、音頻（通過通用的AC97編解碼器）以及PAL、SECAM和NTSC擊JJ式視頻輸入。

　　這些外設大多數都能從FPGA獲取時鐘，而FPGA則使用其數字時鐘管理器（DCM）從統一的50MHz時鐘源將必要的頻率進行綜合。我們的電路板上只有兩個額外的晶振，而且為進一步減少成本，正在考慮在將來的PCB版本中使用更多FPGA生成的時鐘將其更換。