100小时从零开始:造一台仪器连接物理和数字世界

本文转载自: PYNQ开源社区微信公众号

感兴趣者可与 pynq_china@xilinx.com 联系,共同合作拓展项目。

上周暑期学校100小时从零开始:用FPGA造一个游戏机受到了极大了关注。本期,小编将继续为大家带来暑期学校的作品合集!

今天,我们要介绍的是A班作品中的仪器仪表相关作品。这类作品所使用的平台既有与游戏类作品相同的SEA-S7平台,也有EGO1平台与ZyBo的平台。仪器仪表是电子信息类学生第一次真正感受到模拟和数字之间的变换的主题。这样的主题再加上PYNQ框架和Python的可视化,更是如虎添翼。

接下来,就让我们一起看看暑期学校的同学们的精彩项目吧!

仪器仪表-虚拟示波器

项目介绍:通过SEA-S7这一低成本并带有ADC采集模块的开发板板和现有的显示装置来实现示波器的功能,解决了示波器对实验的限制问题,降低了成本,可以在简单的环境下完成需要示波器的实验,同时完成了采样,处理,图像显示等完整的流程和模块,是非常适合自学FPGA的案例。

设计内容:本实验拟利用PWM发生器或DAC模块产生模拟信号,再通过ADC采集外部模拟信号,转换为数字信号,将其存储在RAM中,计算出其频率和峰值,通过确定的最高点和最低点坐标以及频率,形成图像,最后利用显示模块将图像呈现在屏幕上。

应用领域:可以在实验室中用更加简单小巧的装置来替代示波器,完成简单的显示波形的功能。也可以在各种不方便使用示波器的场景下,都可以通过FPGA和显示装置完成呈现各种波形的功能,方便对工程进行调试。

github链接: https://github.com/www-ha/2020-New-Engineering-Alliance-Xilinx-Summer-Sc...

任意波形发生器+低通滤波器

项目介绍:本次设计包括基于FPGA的任意波形发生器设计实现和基于FPGA的低通滤波器设计实现。

波形发生器是一种常见的信号源,能够产生多种标准信号和用户定义信号,并保证较高精度和较高稳定性,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和数字实验等,诸如电话、电视、收音机、高校通信系统实验等领域都需要用到波形发生器。本次设计基于Verilog HDL语言使用Artix-7系列芯片在EGO1开发板上实现一个简易的任意波形发生器。该波形发生器能够产生正弦波、方波、三角波与锯齿波四种波形,可输出频率有:1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、1Hz。波形类型选择控制字与频率设置控制字通过串口输入。

低通滤波可以简单的认为:设定一个频率点,当信号频率高于这个频率时不能通过,在数字信号中,这个频率点也就是截止频率,当频域高于这个截止频率时,则全部赋值为0。因为在这一处理过程中,让低频信号全部通过,所以称为低通滤波。低通过滤的概念存在于各种不同的领域,诸如电子电路,数据平滑,声学阻挡,图像模糊等领域经常会用到。在数字图像处理领域,从频域看,低通滤波可以对图像进行平滑去噪处理。

本次设计将用两种方式实现低通滤波器。

方法一:利用Vivado自身具备的DDS和FIR的IP核实现;

方法二:通过Verilog编程实现FIR的功能。

github链接:https://github.com/wuhongyang84/Arbitrary_waveform_generator.git

任意波形发生器

项目介绍:设计了一个任意波形发生器,可通过WIFI远程配置波形相关参数,从而使DA输出符合要求的模拟信号,同时还可以远程实时接收到任意波形发生器的相关参数信息。

通过这个设计我掌握了DDS原理,串口通信协议,FSM,数据传输格式的定义,74H595芯片使用,esp8266的配置,及对程序的优化。

波形发生器是在电路设计与调试中应用很多的一种信号发生装置和信号源。一般的信号源仅能产生几种固定形状的波形,而任意波形发生器可以创造和产生任何可以设想的波形,其先导性易用性和灵活性大大方便人们的设计与调试。任意波形发生器对于模拟现场信号和各种信号合成能产生各种各样的波形。任意波形发生器是信号源的一种,它具有信号源所有的特点和要领,信号源在电子实验和测试处理中,并不测量任何参数,而是根据使用者的要求,仿真各种测试信号,提供给被测电路,以达到测试的需要,而任意波形发生器是—种特殊的信号源,具有综合其它信号源波形生成能力,因而适合各种仿真实验的需要。

github链接:https://github.com/djgq2020/Arbitrary_waveform_generator

各个项目的视频介绍请点击PYNQ开源社区微信公众号查看

最新文章