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--- fpga4contest [2019/04/14 02:34]
gongyu 创建
+++ fpga4contest [2019/04/14 03:13] (当前版本)
gongyu
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-#### FPGA在全国大学生电子设计大赛相关类别中的应用
+#### 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 |}} <WRAP centeralign> ** 用FPGA通过DDS的方式产生任意信号，包括调制信号** </WRAP>
+- 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 |}}<WRAP centeralign> ** 用FPGA进行数据采集、分析** </WRAP>
+###### 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
+\\
+#### 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 |}} <WRAP centeralign> ** 用FPGA进行数字信号处理实现自适应数字滤波** </WRAP>
+- 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 |}}<WRAP centeralign>**模拟检波 到 数字检波** </WRAP>
+##### 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 |}} <WRAP centeralign>**软件定义无线电SDR的构成框图** </WRAP>
+{{ :ad9361block.png?800 |}} <WRAP centeralign>**ADI公司的SDR模拟收发器件AD9361** </WRAP>
+{{ :bladerf.jpg?800 |}} <WRAP centeralign>**Nuand公司的软件无线电模块BladeRF覆盖47MHz到6GHz的范围** </WRAP>
+##### 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]]
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      * [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]]
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      * [[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]]