在FPGA开发板上实现通过蜂鸣器播放音乐的设计

1、在FPGA开发板上实现通过蜂鸣器播放音乐的设计

本实验是实验七SoC系统准备的外设，为纯FPGA逻辑实验。

本实验目标是通过蜂鸣器播放音乐，音乐选取由拨动开关选择，播放启动由按键控制。

在大拇指安路EG4S20 FPGA开发板上，我们使用蜂鸣器实现音乐播放，因此我们先要了解蜂鸣器奏乐基本原理。蜂鸣器分为无源和有缘两种，有源蜂鸣器内部具有振荡电路，在高电平使能下发出固定频率的声音。无源蜂鸣器内部不带有振荡器，需要使用外部方波驱动，通过编程使方波的工作频率变化，可以发出不同音调的声音。下图是本开发板搭载的无源蜂鸣器，使用FPGA发出方波驱动：

对于一段乐谱，具有音调和节拍两种属性，音调决定音的高低，节拍决定音的长短。音调是由频率决定的，我们可以对时钟进行不同的分频得到；节拍由计数器的计数时间决定，我们可以让计数器计不同的周期的来决定音的长短。

那么我们储存歌曲时，就要储存歌曲每个音符的音调信息和节拍信息，这里我们使用FPGA BRAM进行信息存取。FPGA 存储方式分为Distributed RAM（DRAM）和Block RAM（BRAM）等，DRAM具有由查找表拼接实现、无需时钟、较小的存储应用、相对灵活的特点；而BRAM具有定制的双口RAM资源、需要时钟、较大的存储应用。我们要储存歌曲信息，因此选用较大的BRAM。一个BRAM既可以作为一个36Kbit存储器使用，也可以拆成两个独立的18Kbit存储器使用。可以配置成RAM、ROM以及运用最广泛的FIFO。

原作者：硬木课堂语雀