米联客(milianke)

在前面的课程中，我们已经学习了UART串口程序的设计，在工业场合为了提高串口的抗干扰能力，以及传输距离，RS485/RS422会更加广泛应用。在本文的实验中我们通过调用前面已经编写好的UART收发IP模块，以及FIFO，实现RS485的单工通信测试。其中重点是关于RS485芯片在单工通信方式下的信号控制逻辑设计。

本文主要介绍了如何使用AD9248完成FPGA简易示波器。本方案通过把DAQ9248采集到的数据，通过前面已经完成的示波器显示驱动进行在屏幕上显示ADC采集的波形数据。介绍了AD9246的工作原理及引脚功能，再次验证FPGA驱动HDMI显示，并完成硬件测试。

在本文中，米联客完成了基于FPGA的一款简易示波器显示驱动设计，该基于FPGA的示波器驱动目前只能以描点的方式进行显示，简单的展示采集的数据。在本例中，我们用简单的三角波程序代替实际的AD采样，仅作为演示。

本文通过FPGA内部资源实现HDMI协议，使用HDMI直接驱动HDMI接口显示器,这是成本非常低廉的一种方案，可以实现HDMI输出1080P@60fps的视频图像。本实验需要用到前面课程中的VTC模块产生视频时序，以及TPG模块产生测试图形，只使用 HDMI 接口来显示图像，没有传输音频。关于VTC视频时序参数的设置，读者可以阅读前面VTC相关的课程内容。

TPG(video_test_pattern generator) 视频测试模式发生器用于产生测试数据，对视频数据通路测试。本文设计了一个图像数据发生器，该模块能够产生不同颜色和样式的图像数据，并按顺序将RGB图像数据发送到有效显示区域。

本文介绍了视频传输及时序控制相关内容，以 VGA 为切入点，学习视频传输的基本知识和相关概念，以及视频时序的控制器的相关内容。Video Timing Controller 缩写VTC是我们在所有涉及FPGA图像、FPGA视频类方案中经常用到的一种用于产生视频时序的控制器。

本文继续利用I2C总线控制器实现对RTC时钟芯片DS1337的读写访问，能够实现数码管显示时钟数据，进一步验证我们设计的i2c控制器的可靠性。

本实验使用米联客的uii2c控制器实现对EEPROM的访问。前面的课程中，我们学习了I2C总线协议，以及介绍了米联客I2C Master控制器的实现原理、内部状态机、I2C时序产生、外部控制接口。本文开始，后面所涉及的I2C总线相关内容都会使用该控制器实现。

本文介绍了I2C_Master控制器驱动设计，完成了代码编写并对模块设计进行了详细阐述。I2C Master控制器主要包含I2C收发数据状态机，SCL时钟分频器、发送移位模块、接收移位模块、空闲控制忙指示模块。SCL和SDA的输出逻辑和时序通过SCL和I2C状态机控制。

本文主要介绍了I2C通信协议。I2C总线具备广泛的用途，比如寄存器的配置，EEPROM的使用，更重要的是I2C总线上可以挂载非常多的外设。对于一些低速器件的访问非常节省IO资源，由于是标准的总线接口，使用起来非常方便。I2C总线是OC开路，支持双向传输，主要用于低速设备通信，总线上需要上拉电阻。

前面完成了SPI通信FPGA的收发程序，本章节将展示SPI接口的应用，使用SPI接口的74HC595实现数据的串并转换，并且动态点亮数码管。通过对74HC595芯片的内部结构、接口信号，以及驱动时序的分析，掌握如何通过SPI通信接口来控制SPI 接口的芯片。

前面完成了SPI发送驱动程序、SPI接收驱动程序设计，本文对SPI收发驱动进行环路测试，通过仿真，以及使用ChipWatcher验证SPI的收发应用。本文将在前面课程的基础上完成，包括采用前面课程编写SPI发送驱动和接收驱动。

本文主要介绍并完成了SPI接收器程序设计。SPI的接收器驱动程序主要为SPI_CLK和SPI_RX接收数据总线的时序来设计。通过前面的SPI协议学习，我们这里设计的SPI驱动程序需要支持CPHA、CPOL分别取0或1的四种情况。

本文主要介绍了SPI_Master发送器程序设计。SPI的发送器驱动程序主要围绕SPI_MOSI以及SPI_SCLK来设计。通过前面的SPI协议学习，我们这里设计的SPI驱动程序需要支持CPHA、CPOL分别取0或1的四种情况。CPHA用于控制SPI接收器的采样时钟位置，CPOL用于设置SPI_SCLK的初始电平是高电平还是低电平。

本文主要介绍了SPI通信协议相关知识。SPI(Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口)通讯协议是一种高速、全双工、同步通信总线，在芯片中只占用四根管脚用来控制及数据传输，广泛用于 EEPROM、Flash、RTC(实时时钟)、ADC(数模转换器)、DSP(数字信号处理器)以及数字信号解码器上，是常用的、重要的低速通讯协议之一。

前面两章完成了发送程序的测试，成功给PC主机发送了“HELLO FPGA”的信息，以及接收程序的仿真。本章将串口UART接收程序以及发送程序连接起来，实现PC端通过USB发送数据FPGA完成数据接收后将接收到的数据再通过发送程序返回PC机，即实现了UART串口通信环路测试。

本文主要介绍了UART串口及其硬件电路设计，帮助读者了解UART接收时序，完成了UART接收驱动设计，实现了FPGA通过UART接收数据并完成仿真。

本章将学习 UART 通信的原理及其硬件电路设计，并使用FPGA来实现UART串口发送控制器的设计，实现主程序中调用串口发送控制器发送字符“HELLO FPGA”。

本文铺垫了通信类型等概念，对UART串行通信协议进行了基本介绍，旨在帮助读者更好地理解UART串口通信相关概念，如通信格式、波特率、数据位校验、接口类型等。

本文主要介绍了FPGA分频器的实现。在数字系统的设计中经常会碰到需要使用多个时钟的情况，这就需要对输入时钟进行分频从而得到多种时钟。本章节完成了二分频、四分频、八分频、三分频以及2Hz的多路分频时钟，并上板验证。

本文主要介绍了通过FPGA对按键实现消抖。按键在闭合或松开瞬间伴随一连串抖动，会影响设计系统的稳定性，降低响应准确度。本章节中，我们根据机械按键的构造和原理，设计并实现消抖功能。

本文介绍了在FPGA上实现呼吸灯。呼吸灯在很多设备上可以看到，一般呼吸灯的亮灭周期是2S，呼吸灯的亮度可以通过PWM来调节。本文实现一个实用的小程序，读者完全可以自己编写代码，并且通过仿真测试代码的正确性，然后下载到开发板看实际运行效果。

本文介绍了如何在FPGA控制主板上实现4位流水灯。文章提供了一个可实操的小程序，读者可以自行编写代码并通过仿真测试代码正确性，并最终下载到开发板上观察实际运行效果。在开始实验之前，建议确保以完成前置实验。

本文主要介绍了TD的ChipWatcher 在线逻辑分析仪，通过ChipWatcher，用户无需借助外部设备即可在线监测电路内部信号的变化情况。ChipWatcher中可同时添加多个信号，在设置信号的采样时钟、采样深度、触发条件及触发位置后，经过重新编译、下载和触发，即可查看到指定条件下的信号变化情况。

本文主要介绍如何使用ModelSim进行仿真，以及联合TD完成仿真过程。介绍了三种仿真方式，包括在ModelSim中添加rtl及tb文件进行仿真，直接编译do文件进行仿真，使用TD产生的do文件进行仿真三种仿真方式。

本文主要介绍了如何在FPGA项目中新建代码文件、添加PLL IP核、调用PLL、添加约束文件、工程编译以及下载演示的步骤。通过新建FPGA代码文件并添加PLL IP核，可以实现对FPGA的功能扩展和调用。同时，通过添加约束文件，可以对FPGA的引脚和时序进行约束，确保项目的正确性和稳定性。最后，通过工程编译和下载演示，可以将设计好的FPGA项目烧录到实际硬件中并进行验证。整个流程清晰明了，有助于开发者快速上手FPGA项目的开发和调试工作。

本章节重点介绍软件工具环境的搭建，主要包含了安装编辑器VScode，安路开发工具TD，第三方编辑工具设置，以及安路下载器JTAG驱动安装，并展示了下载器硬件链接及流水灯示例图。