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EDA技术及其在电子竞赛中的应用 ——关注FPGA 相关参考网站 历届全国电子设计竞赛中FPGA应用 2011年？ DDS FM调频问题： 在调频模式下，FW该如何给 调制波的Vpp决定调频波的频偏 中心频率该如何确定 举例： 载波：1MHz 待调制信号：1k正弦波 频偏：10kHz Fclk=? N=? 如何确定FWN的变化范围？ 更为复杂的全数字调幅问题 在D/A前加数字乘法器可以调幅 几个概念： 调制度 包络 有符号数相乘 较为理想的调幅 应该采用模拟方法 加模拟乘法器 PWM、SPWM PWM模块设计 模N计数器（控制PWM频率） PWM宽度寄存器（控制占空比） 数字比较器（生成PWM波形） 单相SPWM 自然采样法 三角波----计数器实现 正弦波----DDS实现 比较 驱动电路 H桥 三相SPWM 自然采样法 三角波----计数器实现 三路正弦波----120°相位差，DDS实现 比较 频率、相位测量 高速数据采集、存储与回放 视频数据？ 高速存储 方法一：采用双口RAM构成循环队列 方法二：采用FIFO，提高系统效率 举例： 数字示波器设计中，如果设计要求是2K存储深度，可以使用2K的RAM或双口RAM构成循环队列 举例 摄像头数据采集，如果处理系统速度较慢，使用FIFO来协调速率 注意事项： 注意一下输出带负载能力 D/A输出直流分量处理 显示控制 多踪显示 交替显示就是Y轴偏转板上以触发扫描的锯齿波为节拍，交替接通两路被测信号。○1号锯齿波周期内，Y轴偏转板上为通道1的正弦波，电子束在荧光屏上扫出一个正弦波片断，○2号锯齿波开始，Y轴偏转板立即接通通道2的三角波，电子束又重新在荧光屏上扫出一个三角波片断，如此往复，就在荧光屏上得到了正弦波和三角波的同时显示。在交替显示中，负责切换两个通道信号的电子开关，是以触发后的锯齿波为节拍的。 数字滤波器 与MCU的接口 FPGA与MCU接口——只收不发 一般情况下，MCU直接发数据和控制信号给FPGA，FPGA不需要反馈 并口方式： LOADCLK:装载数据时钟(MCU发起) DATA:8位或者16位，数据或控制字 SEL：数据或控制字选择 FPGA与MCU接口——只收不发 串口模式： （模拟SPI） SCLK：串行时钟（MCU发起） SDO：串行发送数据信号 LOAD：数据移位完成后装载信号 CMDSEL（可选）：数据控制字选择，在LOAD时候有效 （本信号可复合在串行数据中，信号线可选） FPGA与MCU接口——收发 串口模式： SCLK：串行时钟（MCU发起） SDO：串行发送数据信号 LOAD：数据移位完成后装载信号 CMDSEL（可选）：数据控制字选择，在LOAD时候有效 （本信号可复合在串行数据中，信号线可选） SDI：串行接收信号 RDY:串行数据准备完成 FPGA与51单片机接口—外扩存储器总线 #include absacc.h // 注意：此头文件必须包含 void main(void) { // 给出锁存器00H地址信号 XBYTE[0x0] = 0x8A; // 给出锁存器01H地址信号 XBYTE[0x1] = 0xAD; …… } 双向 FPGA与MCU接口 不建议采用双向端口 不建议模拟存储器总线 其他 调试方法 低功耗 关于FPGA的低功耗 使用新的低功耗器件 减少LE的使用数量 降低逻辑活动度 未用管脚给固定电平 接口电平匹配 使用开关电源 2009年竞赛新变化 性价比 低功耗 不限制在单个芯片上的功能模块数量 新型数字逻辑调试方法 使用嵌入式在FPGA中的逻辑分析仪 SignalTap II * 等精度测频 SPWM 高速A/D采集控制 TLC5510/TLC5540 闪速A/D TLC5510 20MSPS TLC5540 40MSPS 都是采用Pipeline技术，在采集过程中不能停止采集，在初始采集时候，前导的几个数据是错误的 高速D/A输出控制 THS5651 125MSPS 一般用于DDS CRT扫描控制（模拟示波器X-Y方式） 锯齿波发生 不需要高速D/A TFT LCD（=3.5’）扫描控制 同步信号产生 水平同步（行同步） 垂直同步（帧同步） 像素数据高速读取 TFT LCD（10.5’）扫描控制 同步信号产生 水平同步（行同步） 垂直同步（帧同步） 像素数据高速读取 LVDS信号发生 VGA扫描控制 原理同LCD扫描 区别: 加RAMDAC THS8134B 数字滤波器设计 使用FIR IP Core 系数配置 电子系统 MCU与FPGA分工协作 MCU 低速、复杂逻辑关系的控制 系统主控 FPGA 高速 简单逻辑关系控制 FPGA应用相关 高速A/D、D/A连接 与MCU接