今天给大侠带来在FPAG技术交流群里平时讨论的问题答疑合集(八),以后还会多推出本系列,话不多说,上货。
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交流问题(一)
Q:用FPGA实现一个通信系统(5GHz频段,通信距离越10km)的发射端&接收机,如何规划学习路线?
完全0基础(略懂verilog语法和通信原理)的人该怎么一步步学习?
A:对于这个问题,分两部分回答,一部分是如何设计以及思路,另一部分是规划学习路线。拙见,仅供参考。
如何设计以及思路如下:
以下是使用 FPGA 实现一个通信系统(5GHz 频段,通信距离约 10km)的发射端和接收机的大致步骤:
发射端:
接收机:
在实际实现中,还需要考虑以下关键技术和要点:
以下是学习规划:
对于零基础但略懂 Verilog 语法和通信原理的人,以下是一个规划的学习路线来用 FPGA 实现一个 5GHz 频段、通信距离约 10km 的通信系统的发射端和接收机:
• 掌握调制解调技术,如 QPSK、QAM 等。
• 理解信道编码与解码,如卷积码、Turbo 码等。
• 研究同步技术,包括载波同步、位同步和帧同步。
• 熟悉 FPGA 的开发流程,包括设计输入、综合、实现、仿真等。
• 掌握常用的 FPGA 开发工具,如 Vivado、Quartus 等。
• 练习使用状态机、流水线等设计技巧来优化 FPGA 逻辑。
• 了解射频信号的特性,包括频率、功率、带宽等。
• 学习射频威廉希尔官方网站 的基本组成和工作原理。
• 掌握数字滤波器的设计与实现。
• 了解均衡技术和自适应算法。
• 了解相关的通信协议,如 Wi-Fi、LTE 等的物理层规范。
• 从简单的通信模块开始,如实现一个简单的调制器或解调器。
• 逐步构建完整的发射端和接收机系统,进行功能仿真和硬件验证。
• 掌握高速串行接口,如 LVDS、SerDes 等。
• 学习如何对设计进行性能优化,降低功耗和资源占用。
• 掌握调试技巧,解决实际开发中遇到的问题。
在学习过程中,要多参考相关的书籍、论文、开源项目,效率会更高一些。
交流问题(二)
Q:Cyclone IV系列FPGA 上电配置期间 GPIO什么状态?
使用 Cyclone IV 系列 FPGA 设计的时候想到一个问题,FPGA 上电到进入用户模式前(配置完成),GPIO 处于什么状态?
首先查阅官方手册,意思是上电直到进入用户模式期间,GPIO处于高阻状态(即FPGA不驱动GPIO)。
另外说GPIO有弱上拉电阻,在上电和配置期间,上拉电阻使能。
我的理解是FPGA上电到进入用户模式期间,GPIO在悬空(不接任何外设)的时候,用示波器测量应该是高电平(内部上拉)。
正好手里有FPGA的板子,我将FPGA配置成从串(ps)加载模式,上电后FPGA处于等待加载的状态,实际测量FPGA的GPIO(悬空的,没有特殊功能的),(示波器测量)发现有的为高电平,有的为低电平。完了,迷糊了。
理论上应该都是高电平,实测有高有低,理论错了?还是实践错了?有没有大神给些建议?
A:Cyclone IV系列FPGA在上电配置期间,GPIO引脚处于高阻态,即FPGA不会驱动这些引脚。同时,这些引脚具有内部弱上拉电阻,在上电和配置期间,上拉电阻使能。因此,在FPGA上电到进入用户模式前,GPIO在悬空(不接任何外设)的时候,用示波器测量应该是高电平(内部上拉)。
你在实测FPGA的GPIO时,发现有的引脚为高电平,有的引脚为低电平。出现这种现象,可能是因为示波器测量的方法有误,或者是板子本身存在问题。你可以试试下面方法来解决这个问题:
交流问题(三)
Q:如何理解傅里叶域锁模(FDML)激光器?
FDML是所有模式一起振荡,那是如何完成在不同时间发出不同波长的光?光在腔内走一圈的时间等于滤波器调到下一波长的时间,所有波长分量一起走的话,滤波器什么时候调到让波长1通过什么时候让波长2通过呢?
A:傅里叶域锁模激光器是一种新型的扫频激光器。它是一种基于光纤环形结构的激光器,由光放大器作为增益介质,光纤法布里-珀罗腔作为可调谐窄带光滤波器。在该激光器中可以确保各色光在谐振腔内同时谐振,缓解了瞬时线宽与调谐速度之间矛盾,而且相较于其它类型的扫频光源可以实现更高速的速度。
在 FDML激光器中,通过在可调谐滤波器上加载周期性的电驱动信号(如三角波或正弦波),可以实现滤波器中心波长的周期性扫描。这种周期性扫描使得激光器能够在不同时间输出不同波长的光。
具体来说,当激光器工作时,光在腔内循环传播。由于可调谐滤波器的中心波长在周期性地扫描,因此只有与滤波器中心波长匹配的光才能通过滤波器并被放大输出。随着时间的推移,滤波器的中心波长不断变化,从而实现了在不同时间发出不同波长的光。
此外,光在腔内走一圈的时间等于滤波器调到下一波长的时间,这是因为光在腔内的传播速度是固定的,而滤波器的调谐速度也是固定的。因此,光在腔内走一圈的时间与滤波器的调谐周期相等。
需要注意的是,FDML激光器的输出特性还受到多种因素的影响,如滤波器的带宽、光放大器的增益、腔内损耗等。因此,在实际应用中,需要对激光器进行优化和调整,以获得所需的输出特性。
交流问题(四)
Q:想用verilog写一个npu 需要什么学习路线?
A:如果想用 Verilog 编写一个 NPU(神经网络处理单元),以下是一个可能的学习路线:
等等……
今天先整理四个问题答疑,后续还会持续推出本系列。
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