東北大學(xué)第九批創(chuàng)新項(xiàng)目答辯

1、面向面向 學(xué)生競賽及創(chuàng)新活動(dòng)學(xué)生競賽及創(chuàng)新活動(dòng) 模塊化模塊化FPGA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指導(dǎo)老師：李大宇項(xiàng)目成員：張楠楠 陳龍 郭恒哲1東北大學(xué)電子工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室21、立項(xiàng)背景2、研究意義3、實(shí)施方案4、創(chuàng)新之處5、預(yù)期成果6、經(jīng)費(fèi)預(yù)算3FPGA器件高集成度、可現(xiàn)場修改、開發(fā)周期短， 應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大；全國全國電子設(shè)計(jì)大賽電子設(shè)計(jì)大賽規(guī)模及受重視程度不斷提高，F(xiàn)PGA在電賽中扮演著越來越重要的角色；教育正從應(yīng)試到素質(zhì)轉(zhuǎn)變，學(xué)生創(chuàng)新學(xué)生創(chuàng)新能力能力有待提升；目前相關(guān)FPGA實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱都是整體固定型的，不靈活。4電子競賽角度電子競賽角度創(chuàng)新能力角度創(chuàng)新能力角度基礎(chǔ)教學(xué)角度基礎(chǔ)教學(xué)角度科研角度科研角

2、度創(chuàng)意來源于電賽，服務(wù)于電賽；項(xiàng)目所得經(jīng)驗(yàn)與成果直接用于以后的電賽，對(duì)提高本校電賽成績大有幫助。l 搭建了一個(gè)多功能的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)l 得到創(chuàng)新思維與能力的實(shí)際訓(xùn)練l 基礎(chǔ)訓(xùn)練與進(jìn)一步自主創(chuàng)新開發(fā)模塊化系統(tǒng)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情，提高實(shí)驗(yàn)興趣與參與積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量與效率。可用于科研與產(chǎn)品研發(fā)。5FPGA主板數(shù)字信號(hào)傳數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析輸性能分析儀儀模塊模塊DDS信號(hào)發(fā)信號(hào)發(fā)生器模塊生器模塊帶嘯叫檢測帶嘯叫檢測及抑制的音及抑制的音頻功率放大頻功率放大器器模塊模塊數(shù)字幅頻均數(shù)字幅頻均衡功率放大衡功率放大器模塊器模塊頻率特性頻率特性分析儀模分析儀模塊塊數(shù)字示數(shù)字示波器模波器模塊塊-型型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模

3、塊模塊6SDRAM存儲(chǔ)FPGA芯片芯片JTAG接口AS接口僅輸入端口通用IODAC接口單片機(jī)接口11位ADC接口8位ADC接口系統(tǒng)復(fù)位按鍵10個(gè)LED燈通用IO40M晶振穩(wěn)壓源 5V，3.3V，2.5V，1.2V外接電源供電源電源開關(guān)按鍵7CIC、FIR實(shí)現(xiàn)抽取濾波時(shí)鐘分配FPGA采樣波形顯示裝置一階調(diào)制器-型型A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換模塊模塊l 積分型：轉(zhuǎn)換效果不好，誤差大l 逐次逼近型：效果好但成本高l -型：低成本、高精度（12-24位）、 性能穩(wěn)定、使用方便應(yīng)用：高精度儀器儀表和測量設(shè)備，應(yīng)用：高精度儀器儀表和測量設(shè)備， 高性能音頻信號(hào)處理高性能音頻信號(hào)處理8減法器電路積分器電路一位鎖存比較器+

4、-2V電壓基準(zhǔn)+-2.5V電源供電200KHz低通濾波500KHz低通濾波可調(diào)放大器偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器加法器信號(hào)處理提取同步信號(hào)顯示裝置觀察眼圖信號(hào)時(shí)鐘輸出信號(hào)同步信號(hào)100KHz低通濾波數(shù)字信號(hào)發(fā)生器FPGA模擬信道模擬信道可調(diào)衰減器9數(shù)字信號(hào)傳數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析輸性能分析儀儀模塊模塊利用眼圖進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析利用眼圖進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析10100MHz低通濾波器可調(diào)衰減器加法器11特點(diǎn)：1. 頻率分辨率高，2. 頻率變換速度快，不需要相位反饋控制， 頻率建立及切換快3. 相位改變是線性過程，相位連續(xù)變化，信號(hào)具有良好的頻譜特性4. 輸出頻率范圍寬直接頻率合成技術(shù)用處：作為信號(hào)源產(chǎn)

5、生用處：作為信號(hào)源產(chǎn)生 正弦波等任意波形正弦波等任意波形12鍵 盤輸入控 制部分頻率控制字部分波形選擇部分相位累加器部分波 形 數(shù) 據(jù)ROM（正弦 波 ， 三角波等）D /A轉(zhuǎn)換單元示波器顯示FPGA NCO產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)地址PLL時(shí)鐘單元低通濾波器原理： 以穩(wěn)定度高的參考時(shí)鐘為參考源，經(jīng)過精密的相位累加器和數(shù)字信號(hào)處理，再經(jīng)過高速D/A變換器產(chǎn)生所需的數(shù)字波形，然后經(jīng)過一個(gè)模擬濾波器后，得到最終的模擬信號(hào)波形。131.模塊化思想2.靈活性強(qiáng)3.可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)4.功能豐富5.可擴(kuò)展性強(qiáng)拼圖一樣的功效理論與實(shí)踐，感性與理性結(jié)合主板自成小系統(tǒng)每塊資源版與主板連接資源板之間相互連接參考文獻(xiàn)眾多相關(guān)同學(xué)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)基礎(chǔ)的EDA實(shí)驗(yàn)任意波形發(fā)生器、數(shù)字示波器、頻率特性測試儀等與單片機(jī)的聯(lián)合開發(fā)電賽新題型做成新的資源板141 完成一整套模塊化的FPGA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)， 包括硬件電路與配套的軟件程序。2 申請(qǐng)一項(xiàng)發(fā)明專利。3 在相關(guān)期刊上發(fā)表論文1至2篇。1516成員介紹 張楠楠張楠楠 12級(jí)電子 四次校“一等獎(jiǎng)學(xué)金” 2014年遼寧省TI電子設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)負(fù)責(zé)FPGA軟件開發(fā)及論文撰寫 陳龍陳龍12級(jí)電子 三次?！叭泉?jiǎng)學(xué)金” 2014年遼寧省TI電子設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)負(fù)責(zé)硬件電路