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使用FPGA学数电不再需要安装软件了

电子森林 2021-10-13 10:05 次阅读

使用FPGA学数电不再需要安装软件, 真的么?

当然是真的,听我细细道来。。。。

数字电路是一门非常基础的课程,核心是“数字”、“逻辑”、“电路”,充斥着各种烧脑的新概念和理论知识,但又是各种现代电子设备的基石,实用性非常强,因此与理论学习同步进行的动手实操体验,是学好数字电路的最佳方式。

而最佳的体验工具自然是、也只能是FPGA - 现场可编程逻辑门阵列,它就像数字领域的万能积木,可以允许用户通过画图(已经被淘汰)或写代码(采用更符合我们逻辑思维方式的编程语言)对其硬件功能实现任意自定义的半成品电路,同样一颗 FPGA 芯片既可以被定义成简单的运算电路,也可以被定义为复杂的集成电路用于实现特定功能,这完全得益于其独特的内部构造,FPGA具有非常大的可塑性。

那问题来了:

1 要学习数字电路,需要什么级别的FPGA呢?

科技发展到今天,现在市面上的任何一款被称之为FPGA的芯片,满足数字电路的教学实践使用都绰绰有余,毕竟教学实验中用到的功能非常有限,还在学习基础理论路上的菜鸟用不了多少资源,这些产品级的FPGA器件无论其功能还是性能都远超我们教学的需要,所以,可以忽略对这个因素的考虑。

2 要体验数字电路书本上的各种理论知识,FPGA学习板上需要哪些功能外设?

无论是组合逻辑、时序逻辑还是数字系统,无外乎都是“基于多个输入参量通过各种数字逻辑的执行,得到不同的输出参量”,输入参量和输出参量的表达方式有很多种,而最简单、最直观的也就是:

输入 - 用按键和开关,多个按键和开关就可以体现组合逻辑的“因”;

输出 - 用LED(数码管本质上也是LED),多个LED可以表达组合逻辑不同的“果”;

板上自带的时钟,自然就能够提供时序逻辑和状态转换的根本驱动力。

因此,针对数字电路/数字逻辑乃至数字系统的教学实验,几个按键 + 几个LED + 时钟的组合就已经足够。更多的功能比如视频、网络、USB等等对于数电这门课程的作用也只是锦上添花,并不是必须,多数情况是为了让板子看起来更值钱。

3 抛开那些花里胡哨,花钱买头晕的外设之外,选用FPGA学习平台最重要的因素是什么呢? 那自然是:

人人都能一学就会 - 毕竟它只是个加强理论理解的实验工具,学生应该把90%的精力用在用它体验、验证书本上的逻辑知识上,而不应该花大量的时间来琢磨该工具自身如何用起来(很多开发板的工具即便带实验的老师也都搞不定,学生自然也就用不起来),不用专门学习就能使用,能10分钟跟着一个例子就能上手那是最好了,就像三轮车,踏上去就能骑着走,走几步就能心中无车,只有目的地;

人人都能随时、随地使用 - 传统的EDA实验,需要同学们在被安排的时间点要专门去实验室使用,还要小心翼翼地打开箱子、按照说明手册一步一步上电、开机,像伺候宝贝一样不敢轻易触碰(毕竟是价值上千块钱、传说中只有大神才能真正学会的“设备”,这种距离感很难让学生能够喜欢上它、跟它亲密接触,而好的实践平台就应该像书包里的笔和纸,随时拿出来试一下、体验一下,只有这样,它才会在无形中成为你学习的最佳帮手,尤其是疫情的影响,这个大家都懂的;

人人都能用得起 - 很多开发板很贵,因为板上集成了太多根本用不着、或者说用起来也不知道有啥意义的功能,要让每一位学习数字电路的同学都有机会随时、随地使用,那就必须是非常低廉的价格。

除了上述的三要素,还有一点非常重要 - 必须有丰富的实验参考案例,毕竟有限的课时,要绕通那么多烧脑的概念,而书本上的理论基本上还都停留在用一个个“门”搭建电路的原始阶段,如何跟我们日常习惯的高级逻辑思维方式相通,那就需要一系列的参考案例,门电路构成和Verilog描述相对照,让同学们体会用不同方式可以实现同样的功能,以及它们之间的差异。

有没有这样的平台?有,小脚丫FPGA团队最新推出的一款新产品StepFPGA - U,就专为数电而生,先通过一个5分钟的案例视频(实践数电书本上的2-4译码器),体验一下使用小脚丫FPGA的编程的过程。

视频中使用的是我们新版本的Web IDE,只需要一个浏览器,一个注册好的账号,一切都在云端搞定!无论你用的是Windows、Mac OS还是Linux,即便你使用iPad或手机,都可以在浏览器里使用。

省去了下载20GB软件的烦恼,省去了安装License的烦恼,省去了因为某种插件导致的兼容性的问题,老师们再也不用为帮着解决同学们遇到的各种问题而头疼了。

有同学会问,如何配置FPGA?会不会依然会遇到兼容性的问题?电脑找不到FPGA板。

这个烦恼从此也不再出现,因为我们新版的小脚丫核心板Step FPGA-U插到电脑的USB端口上就是一个虚拟的U盘,你只要将生成的jed文件拖到这个U盘里就可以了。

不需要安装任何驱动程序!

U盘的兼容性对所有的电脑、所有的操作系统都是最鲁棒的,只要你的电脑能识别标准的U盘,我们的小脚丫FPGA就能识别,

就这么简单!

新版本的StepFPGA - U还有两个备受欢迎的小改进:

USB接口更换成了USB Type-C接口,不用再为找不到带数据的USB线烦恼,USB Type C正反两面都可以,非常方便;

一个USB端口既用于FPGA的配置,同时还可以用于UART的通信,其它的FPGA开发板上要支持UART通信需要增加接口芯片的成本,并多一个USB连接器

责任编辑:haq

原文标题:浅谈“数字电路”的学习(3)- 不需要安装软件、人人一学就会的FPGA学习板

文章出处:【微信号:xiaojiaoyafpga,微信公众号:电子森林】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(
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FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

11 电路图、引脚图和封装图
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MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

5系列是微功率低压差(LDO)线性稳压器,提供各种输出电压以及封装,SOT-223和SOP-8表面贴装封装。这些器件具有极低的静态电流,能够提供高达300mA的输出电流。输出端存在短路,内部热关断电路提供内部电流和热限制保护。 MC33375有一个控制引脚,允许逻辑电平信号关闭或转向 - 关于稳压器输出。 由于低输入至输出电压差和偏置电流规格,这些器件非常适用于电池供电的计算机,消费类和工业设备,其中延长了有用的电池寿命理想。 特性 低静态电流(OFF模式下为0.3 mA; ON模式下为125 mA) I O = 10 mA时输入至输出电压差为25 mV,I O时为260 mV = 300 mA 极其严格的线路和负载调节 稳定,输出电容仅为0.3 2.5 m输出电压3 mF 内部电流和热限制 逻辑电平开/关控制 应用 终端产品 电池供电的消费类产品 HandHeld Instruments 可携式摄像机和相机 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
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MC33375 LDO稳压器 300 mA 高PSRR 带开/关控制

FAN48617 固定输出同步TinyBoost®稳压器

17 电路图、引脚图和封装图
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NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
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LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
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LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

_XFCS 电路图、引脚图和封装图
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KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

7是一款高性能低压差线性稳压器。该器件基于流行的NCV8535,保留了其前代产品的所有最佳功能,包括高精度,出色的稳定性,低噪声性能和反向偏置保护,但现在包含一个电源良好输出信号,可以监控电源系统。 NCV8537完全符合AECQ100和PPAP标准。该器件的工作温度范围为-40℃至125℃,可提供固定或可调输出,采用10引脚3x3 mm DFN封装。 特性 优势 线路和负载高精度输出差异 多种应用的多功能解决方案 工作温度范围:-40C至125C 适用于汽车应用 低噪声(33 Vrms w / 10 nF Cnr和52 Vrms w / out Cnr) 非常受音频和娱乐系统欢迎 电源良好输出可用 自我监控调节器在哪里指定限制。 M最大电压输入16V,输入工作电压范围2.9 V至12 V. 性能稳定 符合AECQ100和PPAP 适用于汽车应用 应用 终端产品 网络系统,DSL /电缆调制解调器 汽车应用音频系统 导航系统 PCMCIA卡 手机 Camcoders and Cameras Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 远程信息处理 导航系统 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

8C器件是一款精密微功率稳压器。它具有5.0 V的固定输出电压,可在±2%范围内调节。它适用于所有汽车环境,并包含控制微处理器所需的所有功能。该器件具有低压差和低静态电流。它包括看门狗定时器,可调复位,唤醒和使能功能。该器件还包括安全功能,如热关断和短路保护。它能够处理高达45 V的瞬变。 特性 输出电压选项:5.0 V 输出电压精度:±2% 输出电流高达250 mA 低压差 70μA的低静态电流 低睡眠模式电流小于1.0μA 微功率兼容控制功能: - ENABLE - 看门狗 - 重置 - 唤醒 保护功能: - 热关断 - 电流限制 AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 车身和底盘 仪器和集群 发动机控制单元 汽车 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
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MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
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MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
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NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
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NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
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