[经验]

【FPGA开发者项目连载】项目名称：基于ministar开发板的多通道采集电路

2021-6-27 17:59:23

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1. 简介
本项目是基于ministar开发板的多路采集版，ministar开发板主控芯片为国产FPGA厂商高云半导体的小蜜蜂GW1NSR-4C芯片，这是一款内含Cortex-M3硬核处理器的低功耗FPGA芯片，内部逻辑资源有4608个四输入查找表以及3456个寄存器，集成了Block RAM、闪存、乘法器、HyperRAM等等丰富的资源。因时间关系项目主要依靠GW1NSR-4C的FPGA（PL）部分来进行温度的收集和串口的发送，后续将在实际产品设计中增加处理器以扩展LOT模块的应用。
2. 开发环境
高云的FPGA芯片提供了一套完整的工具链，使用Gowin云源软件Gowin_V1.9.6Beta获取lincese后用于对FPGA进行的逻辑开发编程和烧录。
3. 系统结构

本项目中的硬件主要由ministar开发板，18B20半导体数字温度传感器，MAX3490转换芯片组成。开发板搭载供电系统和FPGA芯片，通过加插件的IO连接至18B20传感器和MAX3490TTL转换RS422芯片，整体如图所示

4. 软件设计
本项目中暂时未应用ARM处理器，因此主要为FPGA逻辑的设计和组织，需要实现的moudle主要有UART和I2C的通讯逻辑，首先FPGA由IIC逻辑模块读取18B20传感器处由IIC接口读取温度值，存于例化的RAM中，随后UART逻辑模块从RAM中读取温度数据发往上位机，上位机由串口助手进行显示，整体逻辑由VerilogHDL语言编写，架构如下图所示.

5. 心得体会
原本计划用MCU扩展FPGA逻辑进行采集和数据上传，奈何年中公司部分项目交付节点压力较大，仅使用开发板做了个Demo验证高云FPGA的功能和开发，首先高云的开发环境还是比较容易上手的编译速度非常快，只是license的申请比较麻烦不利于推广，其次是moudle不能像ISE一样生成install的格式，已经有的moudle或者IP还需要自己来写比较繁琐希望能够后面版本能够改进，整体这款FPGA从资源上非常适合中小规模的单片机及外围逻辑的soc化设计，为开发者提供了一种灵活的架构选择，后续还是希望高云能推出更多逻辑资源的FPGA产品可以适应硬件加速运算等功能的应用，推动国产FPGA的架构和应用逐步去赶上Intel，AMD，lattice等巨头的脚步。