5cm FPGA Board (Spartan) – KiCad Design | Requirements & Design Concept

English Summary

Overview

This article describes the design requirements for a compact 5cm FPGA board based on a Spartan device, focusing on usability and rapid prototyping.

The goal is simple:

👉 Create an FPGA board that is ready to use immediately with minimal setup.

設計の前提条件

5cm FPGAボードを設計するにあたり、まず最初に整理したのは必要な機能要件です。

スパルタン版では、以下のポイントを重視しました。

必須要件一覧

■ 約120ピンのI/O

👉 実用的な試作・検証を想定したI/O数

• 多チャンネル信号処理に対応
• 外部機器との接続余裕を確保

👉 少なすぎず、多すぎずのバランスを意識

■ JTAGによる直接アクセス

👉 Xilinx（AMD）の開発ツールから直接アクセス可能

• 書き込み・デバッグを簡略化
• 外部JTAGケーブル不要（USB経由）

👉 「すぐ使える」を実現する重要ポイント

■ USB給電対応

👉 USBケーブル1本で動作

• 5V電源をそのまま利用
• 外部電源不要

👉 開発環境の立ち上げを最小化

■ 5V動作への対応

👉 汎用電源環境での使用を想定

• USB電源との親和性
• 周辺機器との接続容易性

👉 現場で扱いやすい電源構成

■ 簡易表示機能

👉 最低限の動作確認ができる表示

• LEDや7セグメント表示を想定
• デバッグ時の視認性向上

👉 「とりあえず動いている」がすぐ分かる

■ UART通信機能

👉 PCとのシリアル通信手段を確保

• デバッグログ出力
• 簡易制御インターフェース

👉 ソフトとの連携を容易にする

設計思想（ここが重要）

今回の設計で一貫している考え方は👇

👉 「とにかくすぐ使えるFPGAボード」

です。

• ケーブル1本で動く
• 追加機材なしで開発できる
• 最低限のデバッグがその場でできる

👉 開発の初速を最大化する構成

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