#### FPGA在全国大学生电子设计大赛相关类别中的应用参考
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参考百度百科内容：[[https://baike.baidu.com/item/%E5%85%A8%E5%9B%BD%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E7%94%9F%E7%94%B5%E5%AD%90%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%AB%9E%E8%B5%9B#2|全国大学生电子设计大赛]]，电赛题目主要分为七大类型，此外，我们也为您准备了已经整理好了[[nuedcprojects|过去20多年全国大学生电子设计大赛题目]]，并将其与FPGA相关的部分加以备注，供您查阅。下面为电赛七大题型简要介绍：
- 电源类：简易数控直流电源、直流稳压电源；
- **信号源类：实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC振荡器等；**
- **高频无线电类：简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等；**
- 放大器类：实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器等；
- **仪器仪表类：简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪；**
- **数据采集与处理类：多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统；**
- 控制类：水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置。
我们对[[nuedcprojects|过去20多年全国大学生电子设计大赛题目]]进行综合分析，将历年赛题中，尤其是信号源类、仪器仪表类和数据采集处理类等赛题中所涉及到FPGA的知识点进行了整理，并对相关参考设计进行了收集，希望您能够快速找到所需要的资源并加以应用。
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#### 仪器仪表/测试测量题目
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##### 信号源：
- 系统构成：[[FPGA]] + [[DAC]] + [模拟滤波器](https://en.wikipedia.org/wiki/Analogue_filter) + [放大器](https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier)
{{ :fpgasig.png |}} ** 用FPGA通过DDS的方式产生任意信号，包括调制信号**
- 应用，生成如下波形：
- [PWM](https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation): 通过GPIO生成不同占空比的数字脉冲波形，用于产生直流（DAC的功能）、控制[[LED]]等的亮度、驱动马达
- 正弦波生成 - 可以调节[频率](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency)、[幅度](https://en.wikipedia.org/wiki/Amplitude)
- 任意波形 - 正弦波、三角波、锯齿波、方波
- 调幅/调频/调相波形：使用数字调制方式生成调制波形
- 时变波形：随时间改变[相位](https://en.wikipedia.org/wiki/Phase_(waves) )、[频率](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency)
##### 数据采集与分析
{{ :fpgadaq.png |}} ** 用FPGA进行数据采集、分析**
###### 器件参数测量：
- 系统构成：电信号放大器/[比较器](https://en.wikipedia.org/wiki/Comparator_applications) + [[ADC]] + [[FPGA]] + 按键 + 显示（参数）
- 应用，可以测量以下参数：
- 元器件参数 - 电阻、电容、运放
- 电气参数 - 工频、电压、电流、Q、功率因子
###### 信号特征测量
- 系统构成：电信号放大器/滤波器/比较器 + [[ADC]] + [[FPGA]] + 按键 + 显示（参数或波形），如配上[[DAC]]可以发送信号，且收、发可以进行相关处理
- 应用：
- 时域 - 频率、相位，用闸门计数器
- 时域波形 - [[oscilloscope|示波器]]，用触发
- 频域波形 - [[spreadtrum_analyzer|频谱仪]]、音频信号分析、频率特性、幅频特性，[FFT](https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Fourier_transform)
- 数据域 - 传输时间、传输特性、[[logic_analyzer|逻辑分析仪]]、相关分析
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#### 数字系统处理（信号处理）类题目
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##### 系统构成
- [[ADC]] + [[FPGA]] + 按键 + 显示 + [[DAC]]，[[FPGA]]也可以配制成[[8051]]、Arm、[[risc_v|RISC-V]]控制器使用
- [[ADC]] + [[MCU]] + 按键 + 显示 + [[DAC]]，此处的[[MCU]]也可以用[[FPGA]]来配置实现
##### 应用
{{ :fig2-2k12-221-226.gif |}} ** 用FPGA进行数字信号处理实现自适应数字滤波**
- 数据采集
- 自适应滤波、数字滤波器（[FIR](https://en.wikipedia.org/wiki/Finite_impulse_response)、[IIR](https://en.wikipedia.org/wiki/Infinite_impulse_response)）
- 语音处理及回放 - 通过音频[Codec](https://en.wikipedia.org/wiki/Codec)（集成了[[ADC]]+[[DAC]]+[数字滤波](https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_filter)）
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#### 控制系统类题目
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##### 系统构成：
- 传感器 + [[FPGA]] + 按键 + 显示 + 电机/[继电器](https://en.wikipedia.org/wiki/Relay)/开关
- 传感器 + [[MCU]] + 按键 + 显示 + 电机/[继电器](https://en.wikipedia.org/wiki/Relay)/开关，[[MCU]]也可以用[[FPGA]]来配置实现
##### 应用场景，通过选用相应的传感器采集数据，通过算法对数据处理以后在通过执行机构控制外部设备
- 温度控制：[温度传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Temperature_gauge)
- 速度控制：[加速度传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectric_accelerometer)
- 角度控制：[角度传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Tilt_sensor)
- 声音控制：[Mic](https://en.wikipedia.org/wiki/Microphone)（可以是多通道）、[超声](https://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasonic_sensor)
- 光线控制：[光电传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_sensor)、[红外传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Infra-red)
- 图像控制：[摄像头](https://en.wikipedia.org/wiki/Active_pixel_sensor)
- 平衡控制：[姿态传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Angular_rate_sensor)/[角度传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscopic_sensor)/[摄像头](https://en.wikipedia.org/wiki/Active_pixel_sensor)
- 电磁控制：[电流](https://en.wikipedia.org/wiki/Current_sensor)、[霍尔传感器](https://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect_sensor)
控制类题目比较大的挑战就是选择合适的传感器，传感器有很多中，如何快速、正确地选择，可以参照[[sensorlist|常用传感器分类]]
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#### 通信类 - 走向数字化、软件化（SDR）
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##### 无线电发射机
- 系统构成：[[FPGA]]（[[DDS]]、时钟、[本振](https://en.wikipedia.org/wiki/Local_oscillator)、[乘法器](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_mixer)、[数字滤波器](https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_filter)）+ [[DAC]] + [模拟滤波器](https://en.wikipedia.org/wiki/Analogue_filter) + [变频](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_mixer)
- 应用领域
- 生成单一波形
- 生成调制波形 - [调频](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_modulation)、[调幅](https://en.wikipedia.org/wiki/Amplitude_modulation)、[调相](https://en.wikipedia.org/wiki/Phase_modulation)、[FSK](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency-shift_keying)、[PSK](https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-shift_keying)、[MSK](https://en.wikipedia.org/wiki/Minimum-shift_keying)、[QAM](https://en.wikipedia.org/wiki/Quadrature_amplitude_modulation)等
- [编码](https://en.wikipedia.org/wiki/Encoder)、[前向纠错](https://en.wikipedia.org/wiki/Forward_error_correction)
##### 无线电接收机
- 系统构成：[运放] + [模拟滤波器](https://en.wikipedia.org/wiki/Analogue_filter) + [[ADC]] + [[FPGA]]（数字变频、[数字滤波](https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_filter)、[本振](https://en.wikipedia.org/wiki/Local_oscillator)、[乘法器](https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_mixer)、时钟提取等）
- 应用领域：
- 调制信号的[解调](https://en.wikipedia.org/wiki/Demodulation)、检波
- 编码信号的解码
- 时钟提取、数据成帧
{{ :amdet.png?500 |}}**模拟检波 到 数字检波**
##### 无线电收发系统
- 系统构成：[[ADC]] + [[DAC]] + [[FPGA]] + 运放 + [模拟滤波器](https://en.wikipedia.org/wiki/Analogue_filter)
- 应用领域：见上发射机+接收机部分，更多的是系统应用
{{ :1280px-sdr_et_wf.png?800 |}} **软件定义无线电SDR的构成框图**
{{ :ad9361block.png?800 |}} **ADI公司的SDR模拟收发器件AD9361**
{{ :bladerf.jpg?800 |}} **Nuand公司的软件无线电模块BladeRF覆盖47MHz到6GHz的范围**
##### 关于软件定义无线电（SDR）的一些文章
- ADI公司的一篇技术文章，讲述[接收器技术的最新发展：接收器百年创新史选编](https://www.analog.com/cn/analog-dialogue/articles/a-selected-history-on-receiver-innovations-over-the-last-100-years.html)
- Xilinx关于软件定义无线电的白皮书文章 - 理解射频取样数据转换中的关键参数 {{:wp509-rfsampling-data-converters.pdf|Understanding Key Parameters for RF-Sampling Data Converters}}
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#### 来自其它网站的参考资源
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== 1.信号源类 ==
* [[http://www.ni.com/example/31066/en/|基于Labview和FPGA的DDS波形发生器参考设计]]
* [[https://wenku.baidu.com/view/469b9b5f3b3567ec102d8ad0.html|使用信号源的设计和制作]]
* [[http://www.xueshu.com/szjsyyy/201109/9350434.html|基于FPGA的电压控制LC振荡器]]
* [[http://www.wenkuxiazai.com/doc/99d67e89d0d233d4b14e6941.html |基于FPGA的数控振荡器的设计]]
== 2.仪器仪表类 ==
* [[http://www.cirmall.com/circuit/3149/details?1#/details|数字频率计比较器电路（FPGA DSP转接板）]]
* [[http://www.cirmall.com/circuit/2048/details?1#/details|基于FPGA的数字频谱分析仪和发生器]]
* [[https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2007/chc58/index.htm|FPGA数字示波器]]
* [[http://www.pudn.com/Download/item/id/1347482.html|基于FPGA的数字示波器和波形发生器]]
* [[http://www.pudn.com/Download/item/id/1777556.html|FPGA实现数字存储示波器]]
* [[http://www.fpga4fun.com/Hands-on_Flashy.html|动手制作一个简易数字示波器]]
* [基于AD9361的简易频谱分析仪设计与实现](https://mp.weixin.qq.com/s/QYQsMtD5q26PbO0Vmhpm4Q)
== 3.数据采集类 ==
* [[http://www.cirmall.com/circuit/5740/【毕业设计】基于Altera%20FPGA的视频采集系统(整个硬件工程文件%2B驱动源码%2B相关文档等)#/details|基于Altera FPGA视频采集系统]]
* [[https://wenku.baidu.com/view/e39f760752ea551810a6878f.html?re=view|基于FPGA的高速多路数据采样系统设计]]
* [[http://www.elecfans.com/emb/fpga/20100719220630.html|基于FPGA的数据采集设计与实现]]
* [[https://wenku.baidu.com/view/f7d63010f18583d0496459e6.html|基于FPGA的数字化语音存储回放系统]]
* [[http://www.iberchip.net/IX/Articles/PAP-084.pdf | FPGA对于语音信号处理算法]]
* [[http://www.xilinx.com/applications/audio.html|Xilinx FPGA 声音处理方案]]
* [[https://www.altera.com/solutions/technology/transceiver/overview.html|Altera 数据采集和传输]]
* [[http://zeus.phys.uconn.edu/wiki/index.php/FPGA_Transceiver| FPGA 发送接收讲解]]
== 4.滤波器 ==
* [[http://www.elecfans.com/analog/20110721207202.html| 数字示波器的软件设计流程]]
* [[http://www.ni.com/example/31251/en/ | FPGA数字滤波器参考案列]]
* [[http://www.ittc.ku.edu/Projects/FPGA/Digital_Filters.pdf | FPGA数字滤波器]]
* [[https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en602152| Microchip 2阶IIR数字滤波器]]
* [[http://www.ijeit.com/Vol%205/Issue%204/IJEIT1412201510_15.pdf |利用 FPGA 完成数字滤波器]]
== 5.调制解调器 ==
* [[http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0222/article_1883.html | FPGA MSK 调制解调器]]
* [[http://www.chinaaet.com/article/93547 | 基于FPGA的 MSK的调制解调器的设计与应用]]
* [[https://wenku.baidu.com/view/822c94f8910ef12d2af9e7b0.html | 基于FPGA的 DPSK调制解调器全数字实现 ]]
* [[http://www.edn.com/design/integrated-circuit-design/4437944/FPGA-based-FSK-PSK-modulation |FPGA FSK/PSK 模块]]