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跨越時(shí)鐘域

FPGA設(shè)計(jì)可以使用多個(gè)時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘在FPGA內(nèi)部形成一個(gè)“時(shí)鐘域”，如果在另一個(gè)時(shí)鐘域中需要在一個(gè)時(shí)鐘域中生成的信號(hào)，則需要格外小心?？鐣r(shí)鐘域1-信號(hào)假設(shè) clkB 域中需要來(lái)自 clkA 域的信號(hào)。它需要“同步”到 clkB 域，因此我們要構(gòu)建一個(gè)同步器設(shè)計(jì)，它從 clkA 域獲取一個(gè)信號(hào)，并在 clkB 域中創(chuàng)建一個(gè)新信號(hào)。在第一種設(shè)計(jì)中，我們假設(shè)與 clkA 和 clkB 時(shí)鐘速度相比，“信號(hào)輸入”變化緩慢。您需要做的就是使用兩個(gè)觸發(fā)器將信號(hào)從 clkA 移動(dòng)到 clkB。module Sig
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用FPGA邏輯消抖動(dòng)

我們將一個(gè)開(kāi)關(guān)連接到FPGA上，連接方式如下圖：機(jī)械開(kāi)關(guān)的問(wèn)題就是有抖動(dòng)，每次按一下開(kāi)關(guān)，你會(huì)得到下面的信號(hào)：這種信號(hào)很少碰到，多數(shù)情況是下面的這種：我們可以用FPGA的計(jì)數(shù)器來(lái)記錄按鍵的次數(shù)，并通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)：上電的時(shí)候，一起是好的：如果按十次鍵，得到下面的結(jié)果：顯然不對(duì)。那如何解決呢？一種方式是添加一個(gè)R/C濾波器，再跟一個(gè)施密特觸發(fā)器之后送給FPGA，當(dāng)然還有更簡(jiǎn)單的方式，就是在FPGA內(nèi)部進(jìn)行消抖動(dòng)。 FPGA擅長(zhǎng)簡(jiǎn)單的運(yùn)算，讓我們使用FPGA中的計(jì)數(shù)器來(lái)查看按下或釋放按鈕的時(shí)間。只有當(dāng)計(jì)
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用FPGA做正交解碼

FPGA非常適合用邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)正交解碼的功能。什么是正交信號(hào)？正交信號(hào)是兩個(gè)相位差為90度的信號(hào)。它們?cè)跈C(jī)械系統(tǒng)中用于確定軸的運(yùn)動(dòng)（或旋轉(zhuǎn)）。這是一個(gè)向前移動(dòng)幾步的軸。如果對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，則可以說(shuō)軸移動(dòng)了3步。如果計(jì)算邊緣，則可以說(shuō)軸移動(dòng)了12步。這就是我們?cè)诖隧?yè)面上所做的?，F(xiàn)在，軸向后移動(dòng)了相同的量。因此，想法是通過(guò)查看邊緣和水平，我們可以確定運(yùn)動(dòng)的方向和距離。這是一個(gè)示例，其中軸向前移動(dòng)10步，然后向后移動(dòng)7步。它們?cè)谀睦锸褂茫吭跈C(jī)械手軸中，用于反饋控制。用旋鈕確定用戶輸入。在電腦鼠標(biāo)中，確定運(yùn)動(dòng)方向。如果
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文本LCD模塊的控制FPGA

文本LCD模塊便宜且易于使用微控制器或FPGA進(jìn)行接口。這是一個(gè)1行x 16個(gè)字符的模塊：要控制LCD模塊，您需要11個(gè)IO引腳來(lái)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)據(jù)總線和3個(gè)控制信號(hào)。3個(gè)控制信號(hào)是：E：?jiǎn)⒂没颉?LCD選擇”。高活躍。讀/寫(xiě)：讀/寫(xiě)。0寫(xiě)入，1讀取。RS：寄存器選擇，0表示命令字節(jié)，1表示數(shù)據(jù)字節(jié)。大多數(shù)LCD模塊都基于HD44780芯片或是兼容的。查閱Wikipedia以獲取更多信息。7位設(shè)計(jì)讓我們用FPGA板驅(qū)動(dòng)LCD模塊。這是我們?cè)O(shè)計(jì)的框圖：Pluto從PC串行端口接收數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行反序列化，然后將其發(fā)
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R/C伺服電機(jī)FPGA

FPGA適用于控制R / C伺服電機(jī)。什么是遙控伺服器？R / C伺服（“遙控伺服電機(jī)”）由一個(gè)電機(jī)，一些電子設(shè)備和一組裝在一個(gè)小盒子中的齒輪組成。單軸從伺服器出來(lái)。您可以通過(guò)向伺服器發(fā)送脈沖來(lái)精確控制軸的旋轉(zhuǎn)角度。軸旋轉(zhuǎn)角度限制為大約270度（它不能旋轉(zhuǎn)一整圈，而只能旋轉(zhuǎn)3/4圈）。這是一個(gè)伺服器的圖片（已被咬住，但已說(shuō)明了我們的目的）。有用的信息鏈接包括：RC伺服控制RC飛機(jī)伺服系統(tǒng)使用指南遙控伺服器101R / C Servos用于：在遙控模型中（汽車(chē)，飛機(jī)…）。在機(jī)器人技術(shù)中。電氣連接
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使用Verilog來(lái)編程FPGA

FPGA是依賴數(shù)字邏輯的數(shù)字器件，計(jì)算機(jī)硬件使用的是數(shù)字邏輯，每一個(gè)計(jì)算，屏幕上每一個(gè)像素的呈現(xiàn)，音樂(lè)軌的每一個(gè)note都是使用數(shù)字邏輯構(gòu)成的功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然多數(shù)時(shí)候，數(shù)字邏輯是抽象的數(shù)學(xué)概念，而不是物理電子，邏輯門(mén)以及其它的數(shù)字邏輯器件則是由刻蝕在集成電路上的晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于FPGA來(lái)講，可以通過(guò)繪制邏輯門(mén)構(gòu)成的電路，將這些門(mén)映射到FPGA的通用門(mén)上，并將它們連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)你設(shè)想的邏輯設(shè)計(jì)。另外一種方式是，使用Verilog（或其它的）硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯。你依然可以購(gòu)買(mǎi)能夠?qū)崿F(xiàn)小數(shù)量邏
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看好FPGA的增長(zhǎng)潛力，萊迪思拓展中端產(chǎn)品線

1 FPGA市場(chǎng)年增7.8%，高中低三分天下?lián)袌?chǎng)調(diào)查公司Scoop.market.us的數(shù)據(jù)，全球現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）市場(chǎng)有望在未來(lái)幾年以7.8%的復(fù)合年增長(zhǎng)率穩(wěn)步增長(zhǎng)。2022年，F(xiàn)PGA市場(chǎng)收入為65億美元，預(yù)計(jì)2023年將增至70億美元。增長(zhǎng)趨勢(shì)將持續(xù)下去，預(yù)計(jì)2030年收入將達(dá)到115億美元，2031年將達(dá)到124億美元，2032年將達(dá)到135億美元。2022年，小型FPGA總貢獻(xiàn)23億美元，中端FPGA貢獻(xiàn)18億美元，高端FPGA貢獻(xiàn)24億美元?？梢?jiàn)，高中低市場(chǎng)基本三分天下。不過(guò)，這個(gè)
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Achronix提供由FPGA賦能的智能網(wǎng)卡（SmartNIC）解決方案來(lái)打破智能網(wǎng)絡(luò)性能極限

隨著人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）和其他復(fù)雜的、以數(shù)據(jù)為中心的工作負(fù)載被廣泛部署，市場(chǎng)對(duì)高性能計(jì)算的需求持續(xù)飆升，對(duì)高性能網(wǎng)絡(luò)的需求也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。高性能計(jì)算曾經(jīng)是超級(jí)計(jì)算機(jī)這樣一個(gè)孤立的領(lǐng)域，而現(xiàn)在從超級(jí)計(jì)算機(jī)到邊緣解決方案，在各個(gè)層面都可以看到高性能計(jì)算，隨著我們推動(dòng)更快的解決方案進(jìn)入市場(chǎng)，網(wǎng)絡(luò)安全和高復(fù)雜性應(yīng)用在其中也扮演著更重要的角色。為了滿足對(duì)網(wǎng)絡(luò)加速的需求，并提供靈活的、可重新編程的網(wǎng)絡(luò)，Achronix為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商、云服務(wù)提供商和電信公司提供Achronix 的Network Infr
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數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)普通列表項(xiàng)目任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果普通列表項(xiàng)目要求：驅(qū)動(dòng)底板上的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1340Z獲取時(shí)間信息（年、月、日、周、時(shí)、分、秒），顯示在8位數(shù)碼管上，分兩頁(yè)顯示，第一頁(yè)顯示年月日周信息，第二頁(yè)顯示時(shí)分秒信息，通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)數(shù)字萬(wàn)年歷和控制顯示，具體控制如下：萬(wàn)年歷有8個(gè)狀態(tài)（常態(tài)、調(diào)年、調(diào)月、調(diào)日、調(diào)周、調(diào)時(shí)、調(diào)分、調(diào)秒）按動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器在8個(gè)狀態(tài)中依次循環(huán)切換常態(tài)下，轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器切換顯示頁(yè)
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數(shù)字溫濕度計(jì)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成數(shù)字溫濕度計(jì)設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果要求：驅(qū)動(dòng)底板上的溫濕度傳感器SHT-20測(cè)量空氣中的溫度和濕度，將溫濕度信息顯示在8位掃描式數(shù)碼管上。解析：通過(guò)FPGA編程驅(qū)動(dòng)I2C接口溫濕度傳感器SHT-20，獲取溫濕度碼值信息，將兩種碼值信息經(jīng)過(guò)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成物理溫度濕度數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)BCD轉(zhuǎn)碼處理并顯示到掃描式數(shù)碼管上。實(shí)驗(yàn)?zāi)康那懊娴恼鹿?jié)中我們學(xué)習(xí)了掃描式數(shù)碼管模塊和BCD轉(zhuǎn)碼模塊的工作原理及驅(qū)動(dòng)方法，也對(duì)I2C總
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基于接近式傳感器的智能接近系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：智能手機(jī)通話，手機(jī)靠近耳朵后關(guān)閉屏顯，基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成智能接近系統(tǒng)設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果要求：驅(qū)動(dòng)底板上的接近式傳感器APDS-9901獲得接近數(shù)據(jù)，控制核心板上LED按能量條方式點(diǎn)亮解析：通過(guò)FPGA編程驅(qū)動(dòng)接近式傳感器APDS-9901，獲取接近距離信息，然后根據(jù)距離信息編碼控制8個(gè)LED燈按能量條方式點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋竟?jié)實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)I2C總線工作原理、協(xié)議及相關(guān)知識(shí)，掌握FPGA驅(qū)動(dòng)I2C設(shè)備的原理及方法，了解輸入輸
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基于DDS的任意波形、信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成波形信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果要求：通過(guò)底板上的旋轉(zhuǎn)編碼器控制串行DAC芯片DAC081S101基于DDS技術(shù)產(chǎn)生波形可選、頻率可調(diào)的常見(jiàn)波形信號(hào)。解析：FPGA驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器得到操作信息，通過(guò)邏輯控制波形和頻率寄存器，設(shè)計(jì)DDS模塊根據(jù)波形和頻率寄存器控制波形數(shù)據(jù)的輸出，波形數(shù)據(jù)通過(guò)串行DAC驅(qū)動(dòng)模塊傳送到底板的DAC芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到波形信號(hào)輸出。實(shí)驗(yàn)?zāi)康那懊嬲鹿?jié)我們學(xué)習(xí)了旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理及
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簡(jiǎn)易電壓表設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成簡(jiǎn)易電壓表設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果要求：通過(guò)底板上的串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC芯片測(cè)量可調(diào)電位計(jì)輸出電壓，并將電壓信息顯示在核心板的數(shù)碼管上。解析：通過(guò)FPGA編程驅(qū)動(dòng)串行ADC芯片，得到數(shù)字量化的電壓信息，將量化的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成BCD碼形式，同時(shí)驅(qū)動(dòng)獨(dú)立數(shù)碼管將電壓值顯示出來(lái)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诨A(chǔ)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)部分我們已經(jīng)掌握了FPGA驅(qū)動(dòng)獨(dú)立數(shù)碼管的原理及方法，本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的相關(guān)知識(shí)，串行（SPI接
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串口監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成串口監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果。要求：設(shè)計(jì)串口監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控串口（UART）接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在底板的8位數(shù)碼管上（僅限數(shù)字0~9）。解析：通過(guò)FPGA編程驅(qū)動(dòng)底板上的CP2102串口通信模塊，接收來(lái)自PC(串口調(diào)試助手)或其他串口設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)8位掃描式數(shù)碼管模塊，將接收到的數(shù)據(jù)顯示在底板數(shù)碼管上。實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)串口（UART）總線工作原理、協(xié)議及相關(guān)知識(shí)，練習(xí)如
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比賽計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)：基于 STEP-MAX10M08核心板和 STEP BaseBoard V3.0底板完成比賽計(jì)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)并觀察調(diào)試結(jié)果要求：按動(dòng)核心板獨(dú)立按鍵，驅(qū)動(dòng)底板上8位數(shù)碼管為比賽雙方在0~999內(nèi)計(jì)分。解析：FPGA驅(qū)動(dòng)獨(dú)立按鍵，當(dāng)按動(dòng)兩隊(duì)加分按鍵時(shí)，控制兩隊(duì)分?jǐn)?shù)調(diào)整，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)底板上的數(shù)碼管電路將得分值顯示在數(shù)碼管上。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诨A(chǔ)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)部分我們已經(jīng)掌握了FPGA驅(qū)動(dòng)獨(dú)立按鍵的原理及方法，控制數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)的BCD碼方案前面也多次介紹，本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)數(shù)碼管掃描顯示的原理及方法。熟悉
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