隔壁old余的博客

转载 序列信号发生器的三种实现方式

一、状态转移型的序列信号产生器的verilog HDL 设计用一个不断循环的状态机，循环产生序列信号001011。过程过于简单，我就不画状态图了。直接给出verilog HDL设计代码：//有限状态机方式实现001011序列信号产生器 module sequence_signal_fsm(clk, rst_n, dout); ...

原创 三段式moore状态机实现典型交通灯

交通灯说明作为IC/FPGA应聘者，交通灯的verilog设计是必须掌握的基本技能。本文以典型交通灯为例，即在主干道和支路相交的十字路口，主干道具有较高优先级。首先，应该明确：【1】除红灯外，其他有效灯转为另个状态，中间都应设定黄灯作为缓冲，如：交通灯由绿灯转为红灯之前，应该有一段黄灯作为缓冲段，同理，如果拐弯等转为红灯，也应设定黄灯作为缓冲段；【2】主干道处于红灯时，支路应处于非红灯的几个状态的转换过程，支路处于红灯时，主干道同理；本文假定灯的状态包括：绿灯、黄灯、左拐，主干道绿灯亮40s，支路绿

原创 三六相PMSM的FOC算法的数字实现（二）

三六相PMSM的FOC算法的数字实现（二）第二章 SVPWM算法2.1 基本电压矢量的由来2.2 扇区判断2.3 非零矢量（基本电压矢量）作用时间计算2.4 SVPWM的调制原则（开关顺序如何切换）2.5 七段式PWM驱动电机转动机理分析第二章 SVPWM算法以三相FOC为例，阐述SVPWM原理及其具体实现。根据1.2.3，SVPWM主要包括：扇区判断、基本矢量作用计算、Tcomp计算及PWM生成，如下图2-0.1所示。图2-0.1 SVPWM算法整体框图NOTE：本次采用的三相PMSM的电机定子

原创 三六相PMSM的FOC算法的数字实现（一）

三六相PMSM的FOC算法的数字实现（一）第一章 电机FOC原理1.1 电机基本概念1.1.1 交/直流电机1.1.2 同/异步电机1.2 电机控制策略1.2.1 磁场定向控制（FOC）原理1.2.2 空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理1.2.3 FOC的系统构成第一章 电机FOC原理1.1 电机基本概念1.1.1 交/直流电机交流：将交流电能转换为机械能直流：将交流电能转换为机械能1.1.2 同/异步电机同步：转子转速与定子的旋转磁场的速度一致，转子上嵌有永磁体，直接产生转子磁场；异步（感

原创 整数（奇偶）+分数分频器的verilog实现（大合集）

异步FIFO设计分频器实现一、50%占空比整数分频1.1 奇数分频器1.1.1 方法1：2N分频上下沿波形相异或1.1.2 方法2：N分频上下沿波形相或（输出初始态为0）1.2 偶数分频器二、非50%占空比分频三、小数（分数）分频3.1 N+0.5分频3.2 任意小数分频3.2.1 基于脉冲删除小数分频的算法描述3.2.2 脉冲删除小数分频的仿真分频器实现分频在数字设计中应用广泛，通常可以使用锁相环PLL和计数器实现。本文介绍的分频器是基于计数器实现的，由于使用的是DFF（D触发器），这实际上是行波计数

原创 神奇的补码

目录1. 补码诞生的背景2. 原码、反码、补码2.1 原码2.2 反码2.3 补码3. 加减法3.1 普通算术加减法3.2 模N加减法4. 总结1. 补码诞生的背景       不论是在生活中还是虚拟网络中，人们总是习惯与10进制数字打交道，很容易理解10...

转载 从vivado（Xilinx）谈约束文件

对于一个完整的FPGA设计，既要有时序约束，也要有物理约束（例如：管脚分配与管脚电平设置）。Xilinx建议将这两类约束分开写在不同的约束文件中。此外，考虑到某些设计中可能会用到手工布局，从而会有相应的Floorplan约束（对应Pblock，可理解为面积约束）。同时，在大多数情形下都需要对FPGA设计进行调试，这样就会用到ILA，同时需要对相应的net设置MARK_DEBUG属性，这可理解为第三种约束即调试约束。因此一个完备的约束会包含时序约束、物理约束和调试约束，如下图所示。对于约束文件，Vivado

原创 可综合的异步fifo设计（二）

本篇是继可综合的async_fifo设计（一）的下半篇，给出了testbench代码、测试波形及几个注意事项。异步FIFO设计三、重难点四、仿真波形4.1 读写不同时进行的逻辑测试4.1.1 FIFO初始化功能验证4.1.2 FIFO空标志产生逻辑的验证4.1.4 FIFO写满保护功能的验证4.1.5 FIFO读空保护（不再读）功能的验证4.2 读写同时进行的逻辑测试4.2.1 写信号不做间隔控制4.2.2 写信号做间隔控制4.3 testbench代码三、重难点整个设计前后，提出以下几个问题：//

原创 可综合的异步fifo设计（一）

异步FIFO设计一、基本概念二、设计思路2.1 设计前准备工作2.1.1 系统框图2.1.2 格雷码基础2.1.3 异步fifo工作流程举例2.2 RTL建模2.2.1 DPRAM建模2.2.2 WR_LOGIC建模2.2.3 RD_LOGIC建模2.2.4 PIPE模块建模2.2.5 格雷码处理模块建模一、基本概念1.异步fifo定义：跨读写时钟域的dpram（双口ram），fifo的读写时钟是相互独立的两个时钟，在各自时钟下实现fifo数据的读写功能。2.异步fifo用途：【1】跨时钟域的多bi

原创 深度卷积神经网络的数字实现——二维卷积的纯数字电路实现（二）

继第一篇卷积神经网络博客，这里继续更新后文。3 数字模块实现方案3.1 总体模块总体模块不做过多说明，详细请看各底层子模块的介绍。3.1.1 接口定义3.2 乘法器子模块3.2.1 模块功能实现两个8位有符号数之间的乘法，并输出一个16位的数据。对输出结果不进行截取或饱和处理，保证数据的完备性。3.2.2 接口定义3.2.3 实现方案本乘法器采用类似booth乘法器的算...

原创 开关电源损耗分析 以Buck为例

PART1：前言本文以一个12V-2.5V/2A的DC-DC电源为例，阐述BUCK电路损耗产生及其估算算法。先做以下几点声明：1、开关电源的主功率开关管的工作区域：开区和关区，实际上是线性区（可变电阻区）和截至区，一定注意，不是饱和区和截止区。解释1：MOS工作区域的划分可以根据Vds与Vgs-Vth的大小关系判定（Vds表示漏源电压），具体如下：当然， 处于线性和饱和区之间，归结在任...

转载 开关电源的损耗分析

原创 深度卷积神经网络的数字实现——二维卷积的纯数字电路实现（一）

这是我2019.09这个月的项目任务。之前比较忙，现在以此文记录之。这实际上是第一届复旦微电子设计大赛数字赛道的参赛题目。借此题可以主动对深度学习，机器学习进行学习了解，由于是零基础，所以都是重零开始，对于初学者，文中难免有些生僻概念，部分会给出参考文献。此外，本次数字设计要求使用UVM平台进行设计的验证，故也可以借此机会入手UVM，毕竟对于数字IC设计来说，多掌握验证的知识，也是锦上添花。...

原创 信号源输出的负载阻抗与输出幅值的关系

实际使用信号源时，相信你一定遇到过设置的输出与示波器上观察的值不相等？一般情况下，信号源是没有坏的，而是你的设置有问题。如下：给出一般信号源的内部等效电路：实际上，信号源的正确使用首先，要掌握几个概念：1、Us为信号源标志符，也表示为实际信号源内部信号幅值；2、Ri为信号源的输出阻抗，一般是50欧姆（也存在其他值，一般电压信号源内阻越小越好），也可以理解为信号源内阻；3、Ro为信号源的...

原创 Pid算法在闭环dc-dc中的应用

时间：2019.10.25至此，已经初步完成闭环pid算法应用的仿真。以下对本次工作作关键性笔记记录。PART1：项目简述第一， 项目内容与试验目的。项目内容：搭建硬件BUCK平台（开环，平台上包括栅极驱动电路），使用fpga完成数据采集和数据处理，设计一个fpga数控电源。本次设计，采用的adc型号为ad9200。试验目的：1】 在fpga开发平台上成功运行pid算法；2】 熟悉数...

原创 数字设计中的小数处理——在加法与乘法运算中

先提两个问题：【1】 数字设计中小数的处理【2】 加法器、乘法器中输出数据的位宽问题1、有符号数和无符号数的定义，最高位表示符号位，其他位为数据位。无符号数则没有符号位；2、有符号数和无符号数转化为10进制表示的时候唯一的区别就是最高位的权重不同，这里的负数的表示与3中的表示不相同，这里的每一个位都具有权值，只不过最高位（即符号位）也是参与到权值贡献中，且其表示的为负值；举例：如4bit...

原创 BUCK电路输出LC值的选取

2-1 输出电感的选取依据1：BUCK电路在不同工况下具有不同的工作模式，在某些情况下会由CCM进入DCM（即连续到断续模式），这之间便是BCM（临界导通模式）；依据2：（参考博客https://blog.youkuaiyun.com/zhy295006359/article/details/79054258）在BCM模式下，Io=（Ip-Iv）/2，其中Ip为峰值电流，Iv为谷值电流，如果，Io继续减...

原创 开关电源BUCK电路SW节点电压尖峰产生原因

如下，为典型BUCK电路等效电路图：在主功率开关管Q1由关态进入开态时，Q1导通瞬间，正在导通的VD突然被加上反向电压，在瞬间会产生非常大的反向恢复电流，即从SW到GND会产生很大的di/dt，通过计生电感L2会产生很高的电压幅值（在SW节点）。且，之后L1、L2与VD反向恢复时的等效电容C产生谐振，进而引发更高的电压尖峰，且伴随着振铃现象。NOTE：本质上是因为1】寄生L和C（储能元件）的...

原创 Verilog之非阻塞赋值（三）—— 赋值延后一个周期

总结：（一、二为一组，不延后；三、四为一组，延后1周期）其一，当在always块中的每一个条件分支中，仅有一条赋值语句（不管是阻塞与非阻塞），且要满足条件中的条件判断式不含有在本模块中定义并赋值的reg变量（采用非阻塞赋值）或者来自其他模块的非阻塞reg型信号，此时阻塞与非阻塞表现的结果是一样的，都是在时钟边沿瞬间完成的；理解非阻塞赋值分两个过程，RHS的计算为第一步，LHS的赋值为第二步，这...

原创 51单片机能否实现硬件仿真

stm32使用stlink进行硬件仿真，具有很大的优点，能够实时监测到io电平，对于时序分析和debug具有很大帮助，而对于stc系列单片机，如果单纯地使用软件仿真，实际中仿真会很不方便，这就为寻求51单片机的硬件仿真奠定了基础。寻找到解决方法如下：一般51单片机是不能在线硬件仿真的（当然不排除使用昂贵的硬件仿真器），而iap15w4k58s4单片机是支持硬件仿真的。具体如下：Step1：点...

原创 19Ti杯调试笔记

8月是忙碌的1个月，这个月一路奔波，先是去了兰州，而后去了南京，做了两个比赛，很刺激。先罗列一下几个问题，下文一一解释：1、称重（压力）传感器Hx711调试；2、水压（液位）传感器Lwp5010调试；3、iic通信进一步理解（应答、主机向总线上读取一字节数据子函数）；4、sprintf函数用法；回答：1、主要是错误使用sprintf函数，导致在oled上显示不到正确的目标数据。原错...

原创 黑金高速AD-DA模块使用

这个月是假期的第一个月，从10号开始就在忙碌比赛的事情，总是没有时间更新博客。前不久使用了黑金的高速AD-DA模块，本文介绍一下。模块外形图如下，市面上很常见。整体评价一下板子做工。做工上整体比较美观，不足之处有二，其一是输入输出接口值留了BNC接口，这在实际应用时可能带来不便（可以使用高频头接口外加测试口的方式进行改进）；其二是电源电路的电容的型号，如图所示，实物中的电容高度较高，实际使用...

转载 示波器的带宽概念

示波器基本原理之一：带宽示波器最重要的单一特性，即带宽在频率域提供范围标示。 带宽是大多数工程师选择示波器时首先考虑的技术指标。带宽以Hz衡量，根据频率决定信号范围，以便能精确显示及进行测试。 带宽不足，则示波器将不能显示出实际信号的准确表现。例如，信号的幅度也许会不准确、边缘也许会不平整、波形细节情况也许会丢失。1. 示波器带宽的定义如图 1 所示，所有示波器都会在较高频率时出...

原创 FPGA控制DDS_AD9850输出正弦波（“并行spi”）

本次介绍ADI公司的数字频率合成（DDS）芯片——AD9850以及如何使用FPGA控制其输出正弦波。本文分三个部分讲解：一是AD9850芯片介绍，包括基本引脚功能、驱动时序以及相关注意事项；二是基于FPGA的AD9850的驱动的建模；三是仿真和调试结果。PART1：AD9850认知1、模式选择：并行和串行两种。2、通信协议：实际上属于SPI协议的变种。串行时很好理解，并行时可...

原创 信号之建立时间和保持时间

这篇文章讨论的对象是数字设计或FPGA设计中一对重要概念——信号的建立时间和保持时间。最初考虑写这篇文章仅是因为在建模PCF851（一款AD-DA芯片）时，由于笔者没有考虑到这方面的时序要求，虽然整体时序框架正确，但细节部分（具体的信号时序，如上升沿到来前信号的到来时间）没有注意，最终导致花了很长时间才找到问题所在。而后，逐渐了解到时序约束、STA等概念，其实在面试相关工作岗位时，有关建立时间...

转载 很多人觉得FPGA难学，因为他们没总结出数电的尽头是模电！

问：本人零基础，想学FPGA，求有经验的人说说，我应该从哪入手，应该看什么教程，应该用什么学习板和开发板，看什么书等，希望有经验的好心人能够给我一些引导。如果想速成，那就上网看视频吧，这样主要是面对应用的，一个小时内让你的板子运行起来。早期起来的快，活学活用，就是后期没有系统理论支持，会有些吃力，特别是大项目，那完全是个悲剧。国内做的可以的，我知道的就是周立功了，艾米电子也可以吧。这两家都有学...

原创 IIc通信协议之（二）——PCF8591控制

本章继上节iic通信协议，在理论学习之后，找到一块iic接口的片子——PCF8591，它是一款AD-DA集成芯片。所以本节对iic通信协议不做过多的介绍，重心放在iic的rtl建模，本次通过iic控制PCF8591实现DAC输出功能。PART1：建模前的准备包括两部分，一是芯片手册阅读，二是建模思路；一、阅读PCF8591芯片手册，获得以下信息：>PCF8591的...

原创 FPGA之串口收发字符串之（四）——串口屏USART_HMI介绍

之前对串口各模块的设计都做了相关介绍。这里介绍串口屏的相关知识。本次项目使用的串口屏型号是陶晶驰串口屏TJC3224T024_011，这个型号的串口屏的资料在官网可以找到。本文抛转引玉，简单介绍以便在本工程中更好的应用。下图是该串口屏的实物图：一般地，使用单片机或者嵌入式MCU控制串口屏，都会用到串口，同样地，在FPGA中实现也是类似，不过稍微复杂，具体代码设计过程中有以下问题需要...

原创 IIc通信协议（一）

-->物理结构：-->通信原理：通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。-->iic总线协议：1】起始和结束信号总是由主设备产生。起始信号：SCL高电平空闲，SDA由高变低；（SDA拉低后SCL再拉低）结束信号：SCL高电平空闲...

原创 Verilog之非阻塞赋值（二）——赋值延后一个周期

阻塞与非阻塞赋值，当在always块中的每一个条件分支中，仅有一条赋值语句（不管是阻塞与非阻塞，且要满足条件中的条件判断式不含有在本模块中定义并赋值的reg变量（采用非阻塞赋值）），那么阻塞和非阻塞都是在时钟边沿瞬间完成的；（理解非阻塞赋值分两个过程，RHS的计算为第一步，LHS的赋值为第二步，这是第一层面；第二，由于两步时间非常短，变现出来就是在时钟边沿瞬间完成，故表现的和阻塞一样，这是第二个层...

原创 异步FIFO（一）

写fifo这篇博客的主要原因是想强调异步fifo在跨时钟域处理以及读写数据宽度不同的异步fifo的设计。本篇文章先从简单开始，即先讨论ip调用——异步fifo使用。异步fifo，顾名思义与同步fifo最大的区别是在时钟上，异步fifo的读写是中国不同。本次设计，通过调用quartus ii自带的ip核（具体的ip调用生成在上篇文章已有说明，不会的可以回顾一下）。写时钟采用系统主时钟，运用...

原创 Ip核调用——FIFO学习（一）

FIFO-first in first out，正面意思很好理解。这部分着重介绍同步FIFO，之后再介绍异步FIFO。通过fifo的学习，同时为大家介绍quartus ii 中的ip核的调用。具体步骤如下：在MegaWizard Plug-in Manager中搜索fifo，即可进入fifo的io核编辑界面。编辑界面如下：选择8bit数据位宽，fifo深度32字节（红色标注1、2...

原创 FPGA控制——基于FSM的TLC5615之SPI建模

真的是好久不见！此篇博客介绍TLC5615的控制之SPI建模。PART1：TLC5615及其时序控制原理介绍TLC5615是TI公司的一款10位DAC芯片，控制兼容SPI接口。其引脚图如下：从引脚图看到，通信接口为：DIN、SCLK、CS_N和DOUT，其中DOUT用于级联方式，本次设计采用的是非级联方式，故不用到DOUT；模拟接口：OUT（模拟电压输出）、REF（基准电压输入...

原创 Simulink使用之HDL Code使用步骤（一）

这几天比较忙，特殊出差，很久没有更新了。借此篇博客开创一个新的专栏——Matlab & Simulink，是因为Matlab功能之强大，之前也使用了simulink搭建了一些模型，此篇介绍Simulink中的HDL Code之使用，即，将SImulink的model文件转化为hdl代码输出。Step1：找到HDL-supported blocks，simulink库中名为HD...

原创 FPGA之串口收发字符串控制HMI串口屏之（三）——调控模块及波特率发生模块

本次将探讨串口收发字符串的最后一部分，所谓调控，不过是我取得一个名字罢了。因为FPGA要通过串口发送数据给HMI，而我们的数据并不是人为自定义随意发送，我们最终的目的是将整个系统（如电机伺服控制系统）中的某些参数（来自系统的其他模块的数据）传递给串口模块，由串口模块进行数据整合（整合成特殊格式，HMI的指令格式所要求的），然后再发送至HMI进行数据的显示，谓之调控。调控模块也是整个串口模块中最...

原创 FPGA之串口收发字符串控制HMI串口屏之（二）——接收模块

今天，对之前写好的UART程序进行了进一步优化，解决了历史遗留问题。先回顾一下，上一节写到的发送模块，这里作特别说明：本次串口模块主要是用于控制HMI屏幕的（之前也有提到），因为是特定的目标对象，所以也就要具体问题具体对待。比如：之前的串口发送模块的写法与常规的写法有所不同，主要就是：一般地，可以将串口的应用分为两种，一者是接收模块和发送模块一起使用，构成回环的形式（比如FPGA的实验课中，板...

原创 数字电路设计中的竞争与冒险和时序同步always块的问题分析

本次讨论数字电路设计中的竞争与冒险以及一些不好理解的概念。PART1：竞争与冒险step1：基本认识在组合逻辑电路中，常常具有发生竞争现象的可能性，以及会带来冒险的后果。首先明确，一般情况下我们将逻辑门电路视为理想电路，即没有考虑延迟，而实际中，输入信号经过门电路获得输出，总是需要传输时间的，即门电路的传输延迟。所谓竞争：在组合电路中，某个变量（或信号）经过两条以上的路径到达...

原创 可调恒流/恒压源设计

这次分享的是我大学时候的毕业设计，题目是自己出的，不是很难，旨在温习一下基础知识，对分离式开关电源的设计和参数调试有更直接的认知，也让我在闲暇之余不再那么累（偷下懒哈哈，因为刚刚考过研）。闲话不多说，上要求：本设计拟采取buck拓扑，利用同步整流技术和数字闭环技术，设计实现一个可调的恒压/恒流源。该电源指标如下：具有恒压/恒流模式切换功能；整机最大功率大于200W；整机效率大于92%；系统输入...

原创 FPGA之串口收发字符串控制HMI串口屏之（一）——发送模块

1、总体概述串口通信是一种常见的通信方式。在FPGA中也是比不可少，本专题实现FPGA的串口收发字符串，属于Uart通信，通信方式：串行、异步、全双工的。用verilog实现，包括以下几个模块：串口发送模块、串口接收模块、波特率发生器模块、字符串接收与发送调度模块（可以独立于串口接收模块，这里的输入数据位并行的，主要是为了将要待发送字符串（来自其他模块）进行数据重组（本次的通信外部设备为HMI，...

原创 杂文：个人自述——电子之旅

发布了三篇博文之后，特此写一篇博文正式记录我的博客之旅。实际上，我很早就开始接触了优快云，很早之前也发布了第一篇优快云博文（开关电源自举电路那篇，后来见的是删除了第一篇，改了图片方向后从新上传的），但是后来就没有更新了。首先谈谈我的大学及大学所学。我是2014级成都信息工程大学的一名电子信息工程专业的学生。上了大学后，第一次接触电子是2014年11月左右，后来真正踏入电子之旅大概是在201...