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FPGA综合系统学习 - 如何玩转PWM?

FPGA综合系统学习 - 如何玩转PWM?
打算做一套40节的短视频课程,来看看PWM都能做哪些应用,每个小节为3~5分钟的视频,相应的理论分析以及Verilog代码都发布在电子森林的百科知识库中
课程介绍

随着越来越多的信号处理功能走向数字世界,FPGA也就成了从事电子产品研发、设计的工程师必备的技能,我们不仅要掌握FPGA的工作原理、设计流程、数字逻辑设计的思想,更重要的是要在系统中充分、有效地发挥FPGA的作用。 很多初学FPGA的同学往往由于学习方法不当,进入了各种误区: * 成了只知道设计工具如何使用的器材党,从而没有掌握逻辑设计的本质 * 还是用编写软件的思维来写数字逻辑,没有并行的概念,不理解时序的重要性 * 单单学些Verilog的编程,没有体会到FPGA只是整个系统中的一个部分,离开了学习用的开发板就什么都不会了 * 没有养成良好的设计思想和规范,面对一个项目没有思路、无从下手;逻辑功能模块不会定义,互相之间的时序连接混乱 其实学习FPGA,不仅要学好逻辑代码编程,更重要的是要掌握同外围硬件的连接、同模拟电路的有效配合、资源的有效利用、系统的成本优化等,这些就需要在一些能够自己动手的项目中才能深刻体会到。 本课程就试图从一个极其简单的概念(PWM)出发,看看FPGA如何产生每种应用所需要的PWM信号,并通过系统层面的设计,来实现相应的应用,比如: * 当今几乎所有的LED照明、LED背光、乃至装饰都是通过PWM控制来实现,如何有效地控制LED的亮度?如何通过控制R、G、B三基色的亮度合成所需要的颜色? * 伺服电机被广泛使用在多种领域,尤其是自动控制中,PWM是驱动伺服电机的重要方式,我们通过FPGA的编程可以实现对伺服电机的旋转定位以及速度控制 * DAC是连接数字世界到模拟世界的桥梁,在我们这个应用实践中,通过FPGA产生一定频率和占空比的PWM信号,再通过R、C构成的低通滤波器将数字信号转换为模拟量,在这个项目中我们会用到Matlab进行FFT分析,用到SPICE来对低通滤波器进行仿真,并计算最佳的电阻、电容值 当然,做为一个入门级的FPGA学习课程,我们还会简单介绍一下小脚丫FPGA平台的基本构成以及编译流程,并随着项目讲述FPGA的高级编程语言Verilog HDL的基本语法结构以及使用技巧。 本课程中所有的硬件部分为: * 一个基于Lattice XO2-4000的小脚丫FPGA学习模块,上有单色和三色LED灯 * 一个微型的伺服电机 * 一个电子琴扩展模块 * 一个光电旋转编码器 * 若干电阻、电容 * 测量仪器 - 最基本的示波器 本课程共计分为7个章节、32个短视频,每个短视频大约5-10分钟的长度。由三位讲师共同制作。

章节 1 : 小脚丫FPGA核心板及使用
1.1 : 小脚丫核心板功能介绍
1.2 : Diamond编译软件的安装和应用
1.3 : Verilog的基本使用规则
1.4 : 用小脚丫FPGA点亮心跳灯
章节 2 : PWM的基本概念及应用
2.1 : 什么是PWM?
2.2 : PWM的主要指标
2.3 : 产生PWM的方法
章节 3 : 输入控制和输出指示
3.1 : 按键输入及消抖
3.2 : 光电旋转编码器的工作原理及输入控制
3.3 : 通过旋转编码器控制LED灯的流水显示
章节 4 : 用小脚丫FPGA产生PWM信号
4.1 : 数字逻辑产生PWM的原理
4.2 : PWM逻辑的方案框图
4.3 : 数字逻辑实现PWM的Verilog代码
4.4 : PWM逻辑的仿真
4.5 : PWM逻辑的下载和测试
4.6 : 通过旋转编码器调节PWM的占空比
章节 5 : 使用PWM对LED调光
5.1 : LED的工作原理
5.2 : LED的PWM调光
5.3 : PWM进行LED调光的逻辑实现
5.4 : 3色LED等的颜色合成
章节 6 : 使用PWM制作电子琴
6.1 : PWM产生不同音调的声音
6.2 : 触摸屏的工作原理及FPGA代码实现
6.3 : 电子琴的实现方案
6.4 : 电子琴的代码实现
章节7: 使用PWM驱动电机
7.1:电机的分类及驱动方式
7.2:通过PWM驱动电机
7.3: 直流无刷电机的驱动
7.4: 舵机的控制 
章节 8 : 使用PWM实现DAC的功能
8.1 : DAC的基本概念
8.2 : 通过PWM实现DAC的原理
8.3 : PWM脉冲信号的频率分量
8.4 : DAC的器件参数选择
8.5 : PWM的FPGA实现
8.6 : MP3音乐播放
子曰
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2019-10-19