在边缘计算和物联网技术蓬勃发展的今天，香橙派鲲鹏Pro开发板以其国产高性能处理器与丰富接口成为嵌入式开发新宠，而FPGA凭借硬件可编程特性为加速计算提供无限可能。
本文将深入解析两者核心特性，并通过完整LED案例演示硬件开发全流程，为开发者提供一站式实战参考。
一、香橙派鲲鹏Pro开发板 1.1 香橙派鲲鹏Pro开发板介绍香橙派鲲鹏Pro开发板是香橙派联合华为精心打造的高性能开发板，香橙派鲲鹏Pro开发板结合了鲲鹏全栈根技术，全面使能高校计算机系统教学和原生开发。同时支持ARM+FOGA，从数字逻辑设计，操作系统和编译原理，再到嵌入式开发，可以基于同一套体系结构和开发板实现贯穿打通。
1.1.1 核心特点硬件配置强劲
处理器：4核64位ARM处理器 + 集成AI处理器，提供8TOPS INT8算力，支持复杂AI推理任务
内存：8GB/16GB LPDDR4X，满足高性能计算需求
存储：支持Micro SD卡、eMMC模块（最高256GB）、M.2 NVMe/SATA SSD（2280规格），兼顾灵活性与扩展性
接口丰富：
双HDMI（支持双4K输出）、2×USB 3.0、Type-C（供电/数据）、千兆网口、双MIPI摄像头接口、40针GPIO（兼容树莓派）
预留电池接口、风扇接口，支持移动场景和散热优化
软件生态完善
预装openEuler操作系统（华为开源Linux发行版），支持GNOME桌面、Firefox、VSCode等工具
原生支持鲲鹏开发套件（DevKit） 和openGauss数据库，提供从编译、调试到AI模型部署的全流程开发环境
1.1.2 主要用途AI开发与推理
适用于计算机视觉（如目标检测、图像分割）、自然语言处理等AI模型的原型验证和边缘部署。实测在YOLOv5实时目标检测、HDR图像增强等任务中流畅性超越Jetson Nano
支持TensorFlow、PyTorch等框架，提供Jupyter Lab环境简化开发流程
教育与科研
结合FPGA+ARM架构（需搭配香橙派MSOC扩展板），可贯穿计算机体系结构、数字逻辑设计、操作系统等课程实验
高校可通过开发板实现从硬件到软件的全栈教学，降低学习门槛
边缘计算与嵌入式应用
为物联网（IoT）、工业控制、智能网关等场景提供高性能边缘算力，支持传感器数据实时处理与响应
支持OpenCV、ROS等机器人开发工具，适用于自动化控制项目
云计算与分布式系统
支持分布式存储、高性能计算（HPC） 等场景，可作为轻量级服务器节点
1.2 香橙派鲲鹏Pro开发板接口详情图 1.2.1 顶层视图顶层（正面）主要零件：
核心处理器
鲲鹏处理器：4核64位ARM架构 + AI协处理器（集成GPU），提供8TOPS INT8算力（AI任务核心）
接口与扩展
显示输出：2×HDMI 2.0（支持双4K@60Hz输出）、1×MIPI DSI（用于连接显示屏）
摄像头接口：2×MIPI CSI（兼容树莓派摄像头，支持双摄像头输入）
USB接口：2×USB 3.0 Host、1×Type-C（仅支持USB 3.0数据传输）
网络模块：千兆以太网口（PHY芯片：RTL8211F）、双频Wi-Fi 5（2.4G/5G）+蓝牙4.2（模组：欧智通6221BUUC）
音频：3.5mm耳机孔（支持音频输入/输出）
40Pin扩展口：兼容树莓派GPIO，支持UART、I2C、SPI、PWM等协议
控制与调试
物理按键：关机键、复位键（RESET）、烧录按键
LED指示灯：电源指示灯（红色）、软件可控状态灯（绿色）
调试串口：Micro USB接口（用于串口打印调试）
供电与散热
电源接口：Type-C PD 20V（支持65W快充）
风扇接口：4pin PWM控制（支持12V散热风扇）
电池接口：2pin（可连接3串电池，支持移动供电）
1.2.2 底层视图底层（背面）主要零件：
存储模块
256Mbit SPI Flash：板载32MB（用于固件存储）
Micro SD卡槽：支持Micro SD卡扩展（预装系统镜像）
eMMC插座：可外接32GB~256GB eMMC模块（高速存储）
M.2 M-Key接口：支持2280规格的NVMe/SATA SSD（PCIe x4通道）
控制与配置
启动拨码开关：2个启动方式拨码开关（BOOT1/BOOT2），用于切换启动源（SSD/eMMC/Micro SD卡）
核心电源管理：充电IC、CPU主控电源IC（确保稳定供电）
结构设计
固定螺母：M.2 SSD安装位（2280规格）
散热设计：背面预留空间配合风扇，避免核心芯片过热（需注意安装方向以免遮挡散热）
1.3 香橙派鲲鹏Pro开发板推荐配件和硬件参数 1.3.1 推荐配件清单配件
推荐规格
用途说明
电源适配器
65W PD电源
稳定供电，避免高负载宕机
存储设备
64GB+ Micro SD卡
系统安装与数据存储
散热组件
散热外壳+散热风扇
确保长时间高负载散热
显示设备
HDMI线+显示器（4K支持）
图形化操作与多屏开发
摄像头模块
USB摄像头
计算机视觉项目（如目标检测）
读卡器
USB 3.0及以上（需支持UHS-I）
系统安装、数据备份
Micro USB线
Micro USB转USB-A（需支持数据传输）
查看窗口信息
eMMC模块
32GB/64GB/128GB/256GB（eMMC 5.1标准）
提供更稳定的系统运行环境
处理器
CPU：4核64位ARM处理器（主频1.6GHz）
内存与存储
内存：8GB/16GB LPDDR4X（3200Mbps）
存储扩展：
板载32MB SPI Flash（固件存储）
Micro SD卡槽（支持≥32GB）
eMMC插座（支持32GB/64GB/128GB/256GB eMMC 5.1模块）
M.2 M-Key接口（支持2280规格NVMe/SATA SSD，PCIe x4通道）
接口与扩展
显示输出：2×HDMI 2.0（双4K）、1×MIPI DSI（接显示屏）、1×3.5mm 耳机接口（支持音频播放和录音）
摄像头：2×MIPI CSI（兼容树莓派摄像头）
USB：1×USB 3.0 Type-A、1×USB 2.0 Type-A、1×USB 3.0 Type-C
网络：1×千兆网口、双频Wi-Fi 5（2.4G/5G）+蓝牙4.2
扩展口：40Pin GPIO（兼容树莓派，支持UART/I2C/SPI/PWM）
调试接口：1×Micro USB（调试串口）
电源与散热
供电：Type-C PD 20V（需65W电源）
散热：1×风扇接口
移动供电：1×2Pin电池接口
功能按键
按键：1个复位键，1个关机键，1个烧录键
拨码开关：2个拨码开关，用于控制SD卡，eMMC和SSD启动选项
1.3.3 区分FPGA开发板型号硬件版本号
鉴别方式： 查看开发板背面GPIO接口附近的丝印标识（如"Kunpeng Pro V1.2"）
USB接口颜色
鉴别方式：白色为V1.2版本，蓝色为V1.1版本
拿到香橙派鲲鹏Pro开发板之后，可以把资料下载下来。通过这些资料，可以熟悉开发板的使用。开发板的资料放在了香橙派官网。
进入网站之后，找到导航栏中的【服务与下载】，点击下拉中的【下载】进入开发板的下载页面。
下载页面提供了多种开发板，找到【OrangePi Kunpeng Pro】入口，点击进入之后，便可以看到鲲鹏Pro开发板所有资料。其中，用户手册包括详细的参数介绍和使用介绍，它是必读的。linux源码下载之后，可以用于深入研究或者二次开发。
二、香橙派鲲鹏Pro开发板镜像烧录和登录方法介绍 2.1 香橙派鲲鹏Pro开发板烧录镜像需要准备的配件开发板支持三种启动方式，分别是：
Micro SD卡启动：需通过读卡器将系统镜像（如openEuler/Ubuntu）烧录至SD卡，插入开发板Micro SD卡槽
eMMC启动：eMMC需预先格式化为ext4文件系统，并通过开发板背面的eMMC插座安装
SATA SSD和NVMe SSD启动：需插入M.2 M-Key接口（支持2280规格），建议搭配散热片使用
下面，以Micro SD卡启动方式介绍一下香橙派鲲鹏Pro开发板镜像怎么烧录。
烧录之前，我们首先要准备以下配件：
烧录镜像需要准备的配件
说明
开发板套件
包括主板、外壳、散热风扇和电源（包含电源线与电源适配器）。
电源线与电源适配器，出厂为分开状态，需连接使用。
Micro SD卡
推荐使用Class 10或以上速度的Micro SD卡，容量推荐不小于32GB。
烧录镜像时会格式化Micro SD卡，建议准备一个专门给开发板使用的Micro SD卡。
读卡器
需使用支持Micro SD卡的读卡器，用于插入Micro SD卡烧录镜像。读卡器的接口可以根据PC接口配置选择USB或Type-C接口。
PC
PC配置要求如下：
操作系统：Windows、Ubuntu22.04和Mac OS。
具备USB或Type-C接口，用于连接读卡器烧录镜像到Micro SD卡，需确保读写功能正常。
以下是香橙派鲲鹏Pro开发板烧录镜像的详细步骤：
第1步：打开balenaEtcher ，下载烧录软件
第2步：下载开发板镜像
第3步：Micro SD卡插入读卡器，再将读卡器插入电脑并开始制卡
烧录过程中，会显示进度条。
烧录完成之后，软件可以验证烧录的东西是否有问题。验证通过之后，会显示烧录成功。
此时，我们可以拔下Micro SD卡，把Micro SD卡插到开发板中启动。
启动前，需要注意开发板拨码开关的设置。拨码开关的两个BOOT都可以设置左或右。Micro SD卡启动，需要将拨码开关设为 BOOT1=右, BOOT2=右。
2.3 香橙派鲲鹏Pro开发板的登录方式开发板启动之后，我们面临登录的问题。
香橙派鲲鹏Pro开发板的登录方式主要有以下三种。
2.3.1 本机显示登录方式使用开发板直连显示器、鼠标、键盘，启动后，可直接使用键盘与鼠标在显示器中的图形化桌面进行操作。
配件准备
HDMI线（连接开发板HDMI0接口与显示器）
USB键盘/鼠标
支持HDMI输入的显示器
操作步骤
开发板插入已烧录镜像的Micro SD卡（或eMMC/SSD），启动电源
通过HDMI线连接显示器，等待系统加载完成
输入默认账户密码：
openEuler系统：用户名 openEuler，密码 openEuler
Ubuntu系统：用户名 HwHiAiUser，密码 Mind@123
2.3.2 串口方式登录使用开发板上的串口连接PC，启动后，可在PC上通过串口软件登录开发板。
配件准备
Micro USB转串口线（带FTDI芯片，非普通充电线）
电脑（安装串口工具如MobaXterm、SecureCRT）
操作步骤
Micro USB线连接开发板调试口与电脑USB口
电脑端打开串口工具（如MobaXterm），选择对应串口号
设置参数：波特率115200，数据位8，停止位1，无校验
开发板上电，终端显示启动日志，输入用户名密码登录
2.3.3 ssh远程登录方式1、使用网线连接开发板和PC，操作流程如下：
网线插入开发板以太网口，启动电源
登录路由器后台查看开发板IP，或通过串口执行 ifconfig 获取IP
电脑端SSH工具（如MobaXterm）远程登录开发板
2、开发板使用网线连接路由器，PC连接相同路由器，启动开发板后PC通过SSH工具远程登录开发板。
3、开发板使用wifi连接路由器，PC连接相同路由器，启动开发板后PC通过SSH工具远程登录开发板。
三、FPGA开发板介绍 3.1 FPGA介绍FPGA（现场可编程门阵列）开发板是为验证和部署FPGA芯片设计的硬件平台，集成了FPGA芯片、电源管理、存储、外设接口等模块，支持用户通过编程实现定制化数字逻辑功能。其核心价值在于：
硬件可重构性：无需更换硬件即可动态修改电路功能，加速迭代
并行处理能力：相比CPU/GPU，更适合高速数据流处理（如实时图像分析、通信协议处理）
低延迟与能效优化：在特定任务（如加密算法、电机控制）中功耗低于通用处理器
3.2 FPGA接口详情FPGA开发板的顶层和底层是硬件设计的核心部分，分别承担不同的功能模块。
3.2.1 顶层视图顶层是用户直接交互的界面，集中了核心芯片、接口及交互元件：
FPGA主芯片
功能：可编程逻辑核心，实现数字电路功能（如Cyclone 10、Cyclone IV等型号）
位置：通常位于板中心，配备散热焊盘或散热器
用户交互元件
LED指示灯：状态显示（如电源、调试状态）。
按钮/开关：拨码开关（设置启动模式）、自定义按键
数码管：2*4位数码管，用于数据可视化。
Recovery键：强制FPGA重新加载SPI Flash中的默认比特流，解决运行时逻辑错误
通信与扩展接口
USB接口：用于供电、数据传输或串口调试
USB转JTAG & UART：
JTAG模式：烧录比特流至FPGA，实时调试逻辑信号（如Vivado ChipScope）
UART模式：串口通信（波特率115200），输出系统日志或控制终端
存储设备
2GB LPDDR3内存：用于图像处理、通信协议栈的实时缓存（如DDR3控制器突发传输优化）
SDRAM：同步动态内存，用于高速数据缓存（如MT48LC16M16A2TG）
3.2.2 底层（Bottom Layer）关键零件底层负责供电、时钟管理及基础电路，需通过PCB层叠设计优化信号完整性：
USB转JTAG & UART：
JTAG模式：烧录比特流至FPGA，实时调试逻辑信号（如Vivado ChipScope）
UART模式：串口通信（波特率115200），输出系统日志或控制终端
128Mbit SPI Flash：FPGA断电后逻辑配置丢失，SPI Flash保存比特流文件（.bit），系统上电时自动加载到FPGA，恢复预设功能
四、FPGA IDE 4.1 FPGA IDE介绍使用IDE可以完成FPGA软件的基本开发过程，包括创建工程、分析综合、物理约束、布局布线、板级验证和程序固化等。
该IDE是高云半导体（Gowin）为香橙派MSOC FPGA（型号GW5AT-138PG484A）定制的开发工具链，预装在OpenEuler系统的/opt/gowin目录下。
主要支持：
全流程开发：从HDL编码→逻辑综合→布局布线→生成比特流文件（.fs）
混合架构开发：支持ARM Cortex-M4或RISC-V软核与FPGA逻辑协同设计（需搭配鲲鹏Pro的处理器）
硬件调试：通过M.2接口的JTAG通道实现信号抓取与实时监控
4.2 设置License第一次使用会提示需要验证License。
点击验证弹窗上的OK后会弹出选择License文件弹窗，需要找到License路径，进行关联。
check通过后会给出提示，再点击OK，然后点击Save保存即可。
保存成功显示完成提示，然后点击OK即可。
关联的License文件需要去官网申请，申请步骤如下：
点击申请 License跳转至高云官网；
填写公司/学校名称、电话、license类型、操作系统类型等信息；
提交后邮箱接收.lic文件。
4.3 FPGA LED灯说明FPGA开发板上总共有16个可编程LED。
物理结构
LED类型：多为贴片式单色（红/绿/黄）或RGB LED，工作电流5-20mA，需串联限流电阻（如3.3V电源下约130Ω）
驱动模式：
共阳型：LED正极接电源，负极接FPGA引脚（低电平点亮）
共阴型：LED负极接地，正极接FPGA引脚（高电平点亮）
引脚映射
每个LED独立连接至FPGA的GPIO引脚，典型映射示例如下（具体需参考开发板原理图）：
LED编号
0
1
2
3
4
5
6
7
FPGA引脚
C17
D18
E18
G17
D17
E17
F18
G18
LED 8-15映射逻辑类似，引脚名可能为led[8]至led[15]。
如下图所示，便是这些LED的位置及其在原理图中的参考名称，以及FPGA中对应的引脚名。
五、FPGA LED案例演示 5.1 FPGA IDE打开LED案例 5.1.1 新建工程启动IDE
创建新工程
选择 File → New Project Wizard（Quartus）或 Create Project（Vivado）
设置工程名称（如led_blink）和存储路径（避免中文或空格）
选择器件型号
根据开发板FPGA型号选择（如Cyclone IV EP4CE10F17C8N、Kintex-7 xc7k325t等）
5.1.2 添加LED案例代码新建设计文件
选择 File → New → Verilog HDL File（或VHDL）
保存文件
文件名需与顶层模块名一致（如led_blink.v）
5.1.3 闪烁灯功能为每隔一秒钟将LED灯的状态反转一下，实际看到的效果为，每隔一秒钟就能看到LED灯点亮或熄灭。从而达到循环闪烁的效果。
5.2 物理约束打开物理约束的方法有两种：
方法一：通过 Process，点击FloorPanner，打开物理约束的配置界面
方法二：点击工具栏的网格图标，快速打开物理约束的配置界面
接下来，重点介绍IO约束。
首先要了解程序中定义了哪些端口，将这些端口和FPGA的引脚一一对应起来。FPGA的引脚可以从原理图中获得。
一一对应好之后，就可以生成比特流文件了。
5.3 生成比特流文件综合与布局布线
点击 Process → Run All，确保无报错（检查日志中的引脚绑定状态）
生成比特流
输出文件：.fs或.bit格式（默认在工程目录下）
下载程序
通过下载按钮，打开编程下载器，下载程序
识别正常之后，点击保存
烧录到FPGA
连接JTAG调试器（如Gowin编程器）到开发板的JTAG接口
在IDE中：Tools → Program Device → 选择比特流文件 → 点击 Program
5.4 板级验证程序烧录完成之后，会自动运行。
预期现象：16个LED以1秒的间隔循环点亮。
失败排查：
问题
解决方案
LED全灭
检查供电/GND连接；确认约束引脚号与原理图一致；测量引脚电平是否翻转
部分LED不亮
核对约束文件是否遗漏信号；检查LED限流电阻是否损坏
闪烁频率异常
确认时钟约束是否正确；检查代码计数器位宽与时钟频率匹配性
香橙派鲲鹏Pro开发板凭借国产高性能处理器与工业级扩展能力，为边缘计算提供坚实底座；而FPGA通过硬件并行加速和动态重构特性，在实时信号处理等领域展现独特优势。
本文从香橙派鲲鹏Pro开发板介绍到FPGA LED案例实战，揭示了软硬协同开发的完整路径。掌握这两大技术利器，将助力开发者在智能硬件、工业自动化等前沿领域快速实现创新突破。
