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基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

2017年08月11日 10:06 次阅读

 项目简介

实现用FPGA随机生成不同方向的E, 通过VGA接口在显示器上显示,判断测试者按的按键方向是否正确,通过几轮测试计算并显示最终视力测试结果的功能。

所用器件

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

硬件说明

下图展示了整个视力测试仪的系统框架。通过开关选择有线和蓝牙两种模式。手动模式是通过板卡上的按键进行输入;蓝牙模式是通过手机蓝牙进行传输测试者选择的方向和确认信息。随机数模块产生每轮测试“E”的方向。通过控制模块与用户输入进行比对,产生结果,输出到VGA显示器上。同时在数码管上显示当前测试状态。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

自动视力测试仪的系统框架

硬件连接

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

视力测试仪的硬件连接图

按照所示进行硬件连接

1)通过USB 下载线将计算机与Basys3上的microUSB 编程端口连接,将电源选择跳线(JP2,Basys3电源开关左边的跳线)设置为USB 供电模式。如果需要通过外部电源供电,则跳线JP2设置为EXT模式;

2)通过VGA与显示器连接;

3)将蓝牙模块插入JA上排,确保蓝牙模块的TX端口对应与JA4端口,即最靠近GND引脚的端口。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

系统控制

Basys3板卡上的拨码开关SW0用于设置有线或者蓝牙模式,SW0置0,则表示有线模式,通过板卡上的按键进行输入。SW0置1,则表示蓝牙模式,通过蓝牙助手app的按键进行输入。

Basys3板卡上的五个按键分别表示上下左右的方向选择,中间按键表示确认选择。只有当确认键按下,才进行测试结果比对。

由于板卡上按键资源全部使用了,所以利用拨码开关SW15临时代替为启动按键和重设按键。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

蓝牙app设置1

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

蓝牙app设置2

使用蓝牙串口调试软件时,连接上蓝牙后,选择键盘模式,

程序下载及固化

下载查看vivado项目代码

附件提供了已经生成的bit文件和bin文件可供直接下载或者固化到FPGA上。

1)如果不需要固化,则可以直接下载bit文件。具体步骤如下:

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

图1:下载bit文件选项

打开hardware manager连接上Basys3,选择绿色提示框中的Program device或者右击芯片型号,选择Program Device(如图1所示)。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

图2:下载bit文件到FPGA中

选择相应的bit文件,点击Program完成下载(如图2)。

2)如果需要固化到FPGA中,则需要按照下面的步骤。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

图3:添加配置存储器选项

打开hardware manager连接Basys3,在Hardware窗口里右击芯片型号,选择Add ConfiguraTIon Memory Device,(如上图3所示)。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

图4:添加配置存储器

Basys3中内嵌的flash memory型号是s25f1032p,搜索找到之后点击OK完成添加(如图4所示)。

基于FPGA设计的医学监测用视力测试仪设计

图5:将bin文件固化到配置存储器中

然后将生成的BIN文件写入闪存内(如图5所示)。

功能实现说明:

1、随机生成不同方向视力测试的符号“E”,并在显示器上显示。四个方向的概率应相同。

2、拨动Basys3板上的SW15开关开始测试。测试者通过Basys3板上的四个方向按键选择看到的字符方向,然后按下中间按键表示确认。若三次判断正确两次及以上,则字号变小,进行下一轮测试;否则测试结束,通过VGA在屏幕上提示测试结束,并显示视力测试结果(完全按照标准视力对照表设计)。

3、测试过程中,数码管显示测试的等级、每轮已完成的次数,以提醒测试者测试进程。

4、完成一组测试后,测试者可拨动Basys3板上的SW15开关重设,进行另一只眼睛的视力测试。

5、附加功能:完成蓝牙控制模式,提高测试等级。通过开关SW0切换有线和蓝牙两种模式。通过安卓蓝牙串口调试助手,实现方向按键和确认按键的远程控制。

实验说明:

1、中间按键的功能定义为确认键;

2、根据标准视力对照表4.0-1M14.51mm,4.0-5M 72.7mm(视力等级-测试距离字体大小),设计两种模式,有线模式:距离为1M进行视力测试,蓝牙模式则距离5M进行视力测试。由于显示分辨率的限制,在有线模式下,测试等级范围为3.9—4.0,蓝牙模式下,测试等级范围为3.9—4.9。

3、测试等级从3.9开始,根据实际视力检测情况,在等级3.9时,仅测试1次,在等级为4.0时,测试2次。之后,由于符号“E”越来越小,测试者有三次机会,只能答错一次。若前两次都正确,则直接转到下一等级

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发表于 2018-03-12 15:52 169次阅读
莱迪思发布新一代FPGA设计软件 适用于开发低功...

献给那些刚刚踏上硬件之路的同学们:硬件开发经验

在进行FPGA学习的时候,我遇到过问题停滞不前,试验没有进展,心情沮丧的时候。那时对底层硬件一无所知...

发表于 2018-03-12 14:18 1107次阅读
献给那些刚刚踏上硬件之路的同学们:硬件开发经验

FPGA设计的经验技巧,FPGA开发设计经验总结

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在P...

发表于 2018-03-12 10:35 672次阅读
FPGA设计的经验技巧,FPGA开发设计经验总结

FPGA控制的无人机电源管理系统

工业电子产品的发展趋势是更小的电路板尺寸、更时尚的外形和更具成本效益。由于这些趋势,电子系统设计人员...

发表于 2018-03-12 09:48 3166次阅读
FPGA控制的无人机电源管理系统

一个电子工程师的硬件初学之路分享

抱着热情,自己后来一点一点地深入的学习fpga,一些常规逻辑电路的设计,包括逻辑门电路、数据选择器、...

发表于 2018-03-09 16:45 780次阅读
一个电子工程师的硬件初学之路分享

初学者爱问这个问题,FPGA到底能做什么?

各种方案虽然只是初步的了解一些,但是发现这方面虽然有类似SOPC概念的海思和TI双核解决方案,而且是...

发表于 2018-03-09 14:19 756次阅读
初学者爱问这个问题,FPGA到底能做什么?

主动噪声控制平台的FPGA实现

主动噪声控制平台的FPGA实现。基于FPGA搭建了针对汽车的主动噪声控制平台,此平台可以正确实时地采...

发表于 2018-03-05 10:34 665次阅读
主动噪声控制平台的FPGA实现

学习硬件必须掌握的基础知识点总结

如果你认为这么多书,怎么看都看不完。那是以一种静止、偏面的观点来分析问题了。其实上介绍那么多课,很多...

发表于 2018-03-04 15:28 1403次阅读
学习硬件必须掌握的基础知识点总结

基于FPGA的惯性导航系统设计

惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)也称作惯性参考系统,是一...

发表于 2018-03-04 09:25 112次阅读
基于FPGA的惯性导航系统设计

基于FPGA的压控晶振同步频率控制系统的研究与设...

本文主要介绍了基于FPGA的压控晶振同步频率控制系统的研究与设计。利用GPS提供的1pps秒脉冲信号...

发表于 2018-03-02 14:55 348次阅读
基于FPGA的压控晶振同步频率控制系统的研究与设...

基于FPGA的超级电容均压及充放电设计方案

由于超级电容器单体性能参数的离散性,当多个单体串联组成电容器组时,在充放电过程中容易造成过充或过放现...

发表于 2018-02-28 08:40 447次阅读
基于FPGA的超级电容均压及充放电设计方案

英特尔发售业内首款基于58G PAM4 技术的F...

英特尔宣布开始发售英特尔® Stratix® 10 TX FPGA ,这也是业内唯一一款采用 58G...

发表于 2018-02-27 11:55 509次阅读
英特尔发售业内首款基于58G PAM4 技术的F...

针对Linux BSP开发的Petalinux,...

本实验工程将介绍如何利在赛灵思异构多处理器产品系列 Zynq UtralScale+ MPSoC ...

发表于 2018-02-27 11:01 5075次阅读
针对Linux BSP开发的Petalinux,...

基于FPGA的改进型FIR滤波器的实现

FIR数字滤波器在数字信号处理的过程中有很好的线性相位和稳定性,被广泛应用于音频处理、语音处理、信息...

发表于 2018-02-26 18:44 273次阅读
基于FPGA的改进型FIR滤波器的实现

如何经济的设计一个新的芯片

我们最近与Bunny Huang进行了有趣的交流,他是硬件大师以及Chumby,NetTV和Nove...

发表于 2018-02-24 10:53 1021次阅读
如何经济的设计一个新的芯片

FPGA基础知识及其工作原理与基本的功能块案例

高端设计工具为少有甚是没有硬件设计技术的工程师和科学家提供现场可编程门阵列(FPGA)。无论你使用图...

发表于 2018-02-17 19:38 1893次阅读
FPGA基础知识及其工作原理与基本的功能块案例

Stratix IV内嵌DPA电路的基本结构分析

不论从哪个角度看,今天的现场可编程门阵列(FPGA),都显得鹤立鸡群,真是非常棒的器件。如果在这个智...

发表于 2018-02-16 17:38 2942次阅读
Stratix IV内嵌DPA电路的基本结构分析

低成本FPGA中实现动态相位调整方案

在FPGA中,动态相位调整(DPA)主要是实现LVDS接口接收时对时钟和数据通道的相位补偿,以达到正...

发表于 2018-02-16 17:32 1609次阅读
低成本FPGA中实现动态相位调整方案