小腳丫FPGA的綜合技能學(xué)習(xí)平臺(tái)

小腳丫FPGA的綜合技能學(xué)習(xí)平臺(tái)，功能見下圖：

實(shí)物長(zhǎng)這樣：

不少同學(xué)搭配口袋儀器，可以在這個(gè)板上觀測(cè)每一根信號(hào)的時(shí)序變化：

該平臺(tái)的主要構(gòu)成：

1. 任意波形/信號(hào)發(fā)生器的功能：

能夠通過R-2R階梯網(wǎng)絡(luò)生成0-2MHz的任意波形（若更換輸出級(jí)的運(yùn)算放大器能夠生成更高頻率的信號(hào)），包括正弦波、三角波、鋸齒波、方波等，信號(hào)幅度為3Vpp，輸出信號(hào)的波形、頻率以及幅度皆可調(diào)節(jié)；

同時(shí)可以能夠通過PWM用一根數(shù)據(jù)線搭配R、C構(gòu)成的低通濾波器生成0-20KHz的任意波形，可同上述用R-2R構(gòu)成的高速信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行對(duì)比；

通過該功能，能夠掌握DDS生成任意波形/信號(hào)的原理、使用方法、以及DAC的工作原理、構(gòu)成方式、信號(hào)的頻譜構(gòu)成等

2. ADC數(shù)據(jù)采集的功能：

板上有一顆SPI接口的串行ADC，可以采集電位計(jì)上的電壓，旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，可以觀察采集到的電壓值的變化

也可以將1中的DDS信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的波形送到ADC的輸入端，構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，即便在家沒有任何測(cè)試儀器的情況下也可以通過本地產(chǎn)生的波形信號(hào)進(jìn)行電路和邏輯的調(diào)試

串行ADC的采樣率為200KHz，可以對(duì)頻率為20KHz以內(nèi)的信號(hào)（音頻信號(hào)的范圍）進(jìn)行采樣并顯示在OLED屏上

延伸的功能 - 對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，通過FFT變換得到被采集信號(hào)的基頻及多個(gè)高次諧波的分量信息

通過這個(gè)功能，可以掌握ADC的工作原理以及在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用方式、SPI總線的使用、模擬信號(hào)帶寬、ADC采樣率、SPI總線速率等之間的時(shí)序關(guān)系

3. 傳感器信息輸入

能夠通過單總線采集溫度傳感器（使用經(jīng)典的18B20器件）的數(shù)據(jù)并顯示出來

通過這個(gè)功能，可以學(xué)會(huì)單總線的邏輯實(shí)現(xiàn)以及傳感器數(shù)據(jù)的處理，對(duì)于理解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品比較有幫助

4. OLED圖形化信息顯示

板上采用了一塊128*32分辨率的OLED作為信息顯示終端，可以顯示溫度傳感器的溫度值、通過ADC采集到的電位計(jì)的電壓值、DDS信號(hào)發(fā)生器生成的波形以及必要的菜單信息

通過這個(gè)功能可以掌握SPI顯示屏的使用、SPI總線邏輯以及屏上信息的文本、圖形化顯示等。越來越多的電子產(chǎn)品、創(chuàng)意設(shè)計(jì)都采用圖形化的OLED顯示屏成為信息展示的終端，無論用MCU還是FPGA的系統(tǒng)，在電賽中的很多項(xiàng)目中也會(huì)用到信息的圖形化顯示。

5. 蜂鳴器輸出

板上有一個(gè)經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，可以通過PWM來實(shí)現(xiàn)聲音的輸出，比如播放音樂、聲音報(bào)警等

這個(gè)功能可以給學(xué)習(xí)者更有趣的方式了解PWM的應(yīng)用

6. UART通信

板載USB-UART芯片CH340，能夠?qū)崿F(xiàn)FPGA和上位機(jī)PC的通信

通過這個(gè)功能，可以深刻體會(huì)異步串行通信UART的工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用等，打通了同PC的連接，延伸了板卡的功能

小小的板子能學(xué)的東西其實(shí)很多，因此也備受全國很多高校同學(xué)們的歡迎，在硬禾學(xué)堂里也有很多次的直播課程都是基于這個(gè)平臺(tái)制作的，有興趣的同學(xué)可以學(xué)習(xí)一下。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：定時(shí)、測(cè)溫、報(bào)警、控制.... - 寒假在家一起練（4）

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