小脚丫FPGA的综合技能学习平台

小脚丫FPGA的综合技能学习平台，功能见下图：

实物长这样：

不少同学搭配口袋仪器，可以在这个板上观测每一根信号的时序变化：

该平台的主要构成：

1. 任意波形/信号发生器的功能：

能够通过R-2R阶梯网络生成0-2MHz的任意波形（若更换输出级的运算放大器能够生成更高频率的信号），包括正弦波、三角波、锯齿波、方波等，信号幅度为3Vpp，输出信号的波形、频率以及幅度皆可调节；

同时可以能够通过PWM用一根数据线搭配R、C构成的低通滤波器生成0-20KHz的任意波形，可同上述用R-2R构成的高速信号发生器进行对比；

通过该功能，能够掌握DDS生成任意波形/信号的原理、使用方法、以及DAC的工作原理、构成方式、信号的频谱构成等

2. ADC数据采集的功能：

板上有一颗SPI接口的串行ADC，可以采集电位计上的电压，旋转电位计，可以观察采集到的电压值的变化

也可以将1中的DDS信号发生器产生的波形送到ADC的输入端，构成一个环路，即便在家没有任何测试仪器的情况下也可以通过本地产生的波形信号进行电路和逻辑的调试

串行ADC的采样率为200KHz，可以对频率为20KHz以内的信号（音频信号的范围）进行采样并显示在OLED屏上

延伸的功能 - 对信号进行频谱分析，通过FFT变换得到被采集信号的基频及多个高次谐波的分量信息

通过这个功能，可以掌握ADC的工作原理以及在数据采集中的应用方式、SPI总线的使用、模拟信号带宽、ADC采样率、SPI总线速率等之间的时序关系

3. 传感器信息输入

能够通过单总线采集温度传感器（使用经典的18B20器件）的数据并显示出来

通过这个功能，可以学会单总线的逻辑实现以及传感器数据的处理，对于理解物联网产品比较有帮助

4. OLED图形化信息显示

板上采用了一块128*32分辨率的OLED作为信息显示终端，可以显示温度传感器的温度值、通过ADC采集到的电位计的电压值、DDS信号发生器生成的波形以及必要的菜单信息

通过这个功能可以掌握SPI显示屏的使用、SPI总线逻辑以及屏上信息的文本、图形化显示等。越来越多的电子产品、创意设计都采用图形化的OLED显示屏成为信息展示的终端，无论用MCU还是FPGA的系统，在电赛中的很多项目中也会用到信息的图形化显示。

5. 蜂鸣器输出

板上有一个经三极管驱动的蜂鸣器，可以通过PWM来实现声音的输出，比如播放音乐、声音报警等

这个功能可以给学习者更有趣的方式了解PWM的应用

6. UART通信

板载USB-UART芯片CH340，能够实现FPGA和上位机PC的通信

通过这个功能，可以深刻体会异步串行通信UART的工作原理、逻辑实现、优势、应用等，打通了同PC的连接，延伸了板卡的功能

小小的板子能学的东西其实很多，因此也备受全国很多高校同学们的欢迎，在硬禾学堂里也有很多次的直播课程都是基于这个平台制作的，有兴趣的同学可以学习一下。

责任编辑：xj

原文标题：定时、测温、报警、控制.... - 寒假在家一起练（4）

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