东北大学第九批创新项目答辩

1、面向面向 学生竞赛及创新活动学生竞赛及创新活动 模块化模块化FPGA实验系统实验系统指导老师：李大宇项目成员：张楠楠 陈龙 郭恒哲1东北大学电子工程创新实验室21、立项背景2、研究意义3、实施方案4、创新之处5、预期成果6、经费预算3FPGA器件高集成度、可现场修改、开发周期短， 应用领域在不断扩大；全国全国电子设计大赛电子设计大赛规模及受重视程度不断提高，FPGA在电赛中扮演着越来越重要的角色；教育正从应试到素质转变，学生创新学生创新能力能力有待提升；目前相关FPGA实验箱实验箱都是整体固定型的，不灵活。4电子竞赛角度电子竞赛角度创新能力角度创新能力角度基础教学角度基础教学角度科研角度科研角

2、度创意来源于电赛，服务于电赛；项目所得经验与成果直接用于以后的电赛，对提高本校电赛成绩大有帮助。l 搭建了一个多功能的实验平台l 得到创新思维与能力的实际训练l 基础训练与进一步自主创新开发模块化系统激发学生实验热情，提高实验兴趣与参与积极性，从而提高教学质量与效率。可用于科研与产品研发。5FPGA主板数字信号传数字信号传输性能分析输性能分析仪仪模块模块DDS信号发信号发生器模块生器模块带啸叫检测带啸叫检测及抑制的音及抑制的音频功率放大频功率放大器器模块模块数字幅频均数字幅频均衡功率放大衡功率放大器模块器模块频率特性频率特性分析仪模分析仪模块块数字示数字示波器模波器模块块-型型A/D转换转换模

3、块模块6SDRAM存储FPGA芯片芯片JTAG接口AS接口仅输入端口通用IODAC接口单片机接口11位ADC接口8位ADC接口系统复位按键10个LED灯通用IO40M晶振稳压源 5V，3.3V，2.5V，1.2V外接电源供电源电源开关按键7CIC、FIR实现抽取滤波时钟分配FPGA采样波形显示装置一阶调制器-型型A/D转转换换模块模块l 积分型：转换效果不好，误差大l 逐次逼近型：效果好但成本高l -型：低成本、高精度（12-24位）、 性能稳定、使用方便应用：高精度仪器仪表和测量设备，应用：高精度仪器仪表和测量设备， 高性能音频信号处理高性能音频信号处理8减法器电路积分器电路一位锁存比较器+

4、-2V电压基准+-2.5V电源供电200KHz低通滤波500KHz低通滤波可调放大器伪随机信号发生器加法器信号处理提取同步信号显示装置观察眼图信号时钟输出信号同步信号100KHz低通滤波数字信号发生器FPGA模拟信道模拟信道可调衰减器9数字信号传数字信号传输性能分析输性能分析仪仪模块模块利用眼图进行数字信号传输性能分析利用眼图进行数字信号传输性能分析10100MHz低通滤波器可调衰减器加法器11特点：1. 频率分辨率高，2. 频率变换速度快，不需要相位反馈控制， 频率建立及切换快3. 相位改变是线性过程，相位连续变化，信号具有良好的频谱特性4. 输出频率范围宽直接频率合成技术用处：作为信号源产

5、生用处：作为信号源产生 正弦波等任意波形正弦波等任意波形12键 盘输入控 制部分频率控制字部分波形选择部分相位累加器部分波 形 数 据ROM（正弦 波 ， 三角波等）D /A转换单元示波器显示FPGA NCO产生波形数据产生波形数据地址PLL时钟单元低通滤波器原理： 以稳定度高的参考时钟为参考源，经过精密的相位累加器和数字信号处理，再经过高速D/A变换器产生所需的数字波形，然后经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。131.模块化思想2.灵活性强3.可实现性强4.功能丰富5.可扩展性强拼图一样的功效理论与实践，感性与理性结合主板自成小系统每块资源版与主板连接资源板之间相互连接参考文献众多相关同学经验指导基础的EDA实验任意波形发生器、数字示波器、频率特性测试仪等与单片机的联合开发电赛新题型做成新的资源板141 完成一整套模块化的FPGA实验系统， 包括硬件电路与配套的软件程序。2 申请一项发明专利。3 在相关期刊上发表论文1至2篇。1516成员介绍 张楠楠张楠楠 12级电子 四次校“一等奖学金” 2014年辽宁省TI电子设计大赛二等奖负责FPGA软件开发及论文撰写 陈龙陈龙12级电子 三次校“三等奖学金” 2014年辽宁省TI电子设计大赛二等奖负责硬件电路