基于小脚丫FPGA平台的定时、测温、报警、控制.... 项目

元器件信息   2022-12-02 16:26   329   0  
  • 任务的关键
    • 并行处理的设计思想
    • 外部资源的有效利用
  • 平台构成
    • 多功能综合训练扩展板
      • 任意波形/信号发生器的功能
        • 能够通过R-2R阶梯网络生成0-2MHz的任意波形(若更换输出级的运算放大器能够生成更高频率的信号),包括正弦波、三角波、锯齿波、方波等,信号幅度为3Vpp,输出信号的波形、频率以及幅度皆可调节;
        • 同时可以能够通过PWM用一根数据线搭配R、C构成的低通滤波器生成0-20KHz的任意波形,可同上述用R-2R构成的高速信号发生器进行对比;
      • 传感器信息输入
        • 能够通过单总线采集温度传感器(使用经典的18B20器件)的数据并显示出来
      • OLED图形化信息显示
        • 板上采用了一块128*32分辨率的OLED作为信息显示终端,可以显示温度传感器的温度值、通过ADC采集到的电位计的电压值、DDS信号发生器生成的波形以及必要的菜单信息
      • 蜂鸣器输出
        • 板上有一个经三极管驱动的蜂鸣器,可以通过PWM来实现声音的输出,比如播放音乐、声音报警等
      • UART通信
        • 板载USB-UART芯片CH340,能够实现FPGA和上位机PC的通信
  • 项目需求
    • 实现一个可定时时钟的功能,用小脚丫FPGA核心模块的4个按键设置当前的时间,OLED显示数字钟的当前时间,精确到分钟即可,到整点的时候比如8:00,蜂鸣器报警,播放音频信号,最长可持续30秒;
    • 实现温度计的功能,小脚丫通过板上的温度传感器实时测量环境温度,并同时间一起显示在OLED的屏幕上;
    • 定时时钟整点报警的同时,将温度信息通过UART传递到电脑上,电脑上能够显示当前板子上的温度信息(任何显示形式都可以),要与OLED显示的温度值一致;
    • PC收到报警的温度信号以后,将一段音频文件(自己制作,持续10秒钟左右)通过UART发送给小脚丫FPGA,蜂鸣器播放收到的这段音频文件,OLED屏幕上显示的时间信息和温度信息都停住不再更新;
    • 音频文件播放完毕,OLED开始更新时间信息和当前的温度信息
  • 涉及到的知识点
    • 核心板(前期学习)
      • FPGA的功能、应用、设计流程
      • Verilog编程及基本语法
      • 组合逻辑、时序逻辑、状态机、时钟
        • 使用状态机控制交通灯
      • 输入
        • 按键输入
          • 消抖
        • 开关输入
      • 输出
        • LED
        • 三色LED
        • 数码管
    • 综合技能训练扩展板
      • 串行总线
        • 单总线
        • SPI
        • I2C
        • UART
      • PWM的应用及构成
      • 信息输入
        • 使用串行ADC的电压计(物料的缘故,有的同学板上没有)
        • 温度传感器数据采集及显示
      • 信息输出
        • LED的显示
        • OLED图形化显示/SPI接口
        • DDS产生任意波形
        • PWM音乐播放
      • 系统综合
        • 通过PC + PWM音乐播放
        • Labview控制的任意信号发生器
  • 调试步骤
    • 定义好每个Module的功能,各个Module并行执行
      • 计数、时钟
      • 按键控制
      • 音调产生
      • OLED显示
      • 温度测量
      • UART通信
    • 定义好Module和Module之间的接口
      • 信号线
      • 参数
      • 时序
  • 参考资料和案例
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