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用一个仅有14条I/O腿的FPGA最小系统模块实现几种仪器的功能

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用一个仅有14条I/O腿的FPGA最小系统模块实现几种仪器的功能,并且要有控制界面。

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这款FPGA - Lattice XO2-1200跟我们Lattice版本的小脚丫用的是一个系列,只是资源更少,虽然很多人将这个系列的FPGA归类为PLD,觉得还不够格到被称之为FPGA,但其实它已经足够强大,你做完这个项目就会体会到,再也不要迷信那些高端的东东(90%的资源都用不到,即便用到也不清楚是如何用的),越是在资源少的器件上玩转更多的功能那才叫功力!

热爱FPGA的同学,尤其是玩FPGA非常资深的工程师朋友也一道参与吧!

具体功能需求:

可调电压源- 能够产生直流电压,且电压值可以数控,变化范围从-3V到+3V,由于是原型设计,负载能力支持到20mA即可;

信号发生器- 基于DDS的任意波形产生,能够生成频谱分量高达100KHz的任意波形,尤其是3种常用的波形:正弦波、方波、三角波,除了波形可以选择外,频率设置的精度达到1Hz,幅度调节范围为最高5Vpp,且都可数字控制;

电压表/示波器- 能够测量直流电压、采集0-10KHz的交流信号,并将采集到的波形进行频谱分析;

频率计的功能- 能够测量外部信号的频率

当然,测量仪器离不开人机交互,因此按键的输入和图形化的显示也是必不可少的,有两种选择:

在板上连接一个SPI或I2C的OLED显示屏 + 按键,做本地控制

不接本地显示屏和按键,所有的人机交互可以通过上位机PC来实现,这需要通过FPGA编程UART逻辑跟PC连接并且在PC上编写人机接口界面,上位机的软件可以用LabView、Matlab、一些开源的图形化界面或干脆自己编写

完成这些功能,你可以含笑面对明年的电赛!

强烈建议自己有条件焊接、调试硬件的同学能够自己来设计电路,无论是用面包板(选用非SMD的器件)还是自己制作PCB都可以,这样可以贡献出更多的创意,实现更高的性能指标,同时也提升自己的系统设计能力。我们提供的FPGA已经做成模块,比较方便接插和焊接。

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如果确实没有这些条件,只能通过电脑编程,我们也提供了一个做好的参考设计,根据需要性能做了一定的折衷,不过项目需求中的几项功能都已经顾及到了,自己设计电路可以做得更好。

可以直接编程的PCB套件

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14根IO覆盖多种常用仪器的功能

时间安排、规则和基本要求跟前两个平台的项目要求一致,但在这个项目的上传文件中需包含最终生成的FPGA的JED文件以及占用的FPGA的资源报告,以便我们对代码进行验证,并评比资源利用的效率。

关于该模块的详细介绍:https://www.eetree.cn/project/detail/18

关于DIY套件项目的详细介绍:https://www.eetree.cn/project/detail/37

责任编辑:xj

原文标题:用一颗“很小的FPGA”搞定可调电压源、信号源、示波器、频率计... - 寒假在家一起练(3)

文章出处:【微信公众号:FPGA入门到精通】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

 

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