FPGA项目驱动式课程设计

课程定位升级

以典型FPGA/CPLD应用场景为项目载体，采用"模块化设计→系统集成→算法加速"的递进式培养路径。所有理论教学均围绕以下两大核心项目展开：

核心项目选项

选项A：智能LED阵列显示系统

• 功能要求：

  • 实现16×16点阵屏的PWM调光控制
  • 支持UART/SPI多模式输入
  • 利用上位机发送显示信息到FPGA/CPLD进行LED阵列显示的控制

• 技术栈：

选项B：麦克风阵列信号处理系统

• 功能要求：

  • 多通道PDM麦克风数据采集
  • 支持UART/SPI多模式输出
  • 利用传输接口把语音信号发送到电脑，进行实时回声消除（AEC）或者语音特征提取与压缩传输

• 技术栈：

项目驱动式课程重构

三阶段项目路线图

阶段	时间节点	项目分解	提交文档
项目开始	（5月25日星期一上午10：00）	完成分组	无
确定题目	（5月26日星期二下午3：00）	确定题目以及技术方案	提交技术方案及BOM
基础构建	5月30日星期五上午9：00	- LED驱动电路设计 - 麦克风I2S接口实现	提交仿真结果
算法实现	6月3日星期二下午3：00	- 显示屏灰度控制算法 - 麦克风阵列信号采集	提交仿真结果以及初步的测试结果
系统集成	6月6日星期五上午9：00	- 无线控制子系统 - 语音压缩传输系统	验收构建软硬协同系统

项目开发规范

1. 版本控制：使用Git管理HDL代码（分支策略示例）：

   main
   ├── feature/display_driver
   ├── hotfix/timing_violation
   └── release/v1.0

2. 持续集成：利用Jenkins自动运行仿真测试集
3. 文档体系：
   • 需求规格书（SRS）
   • 架构设计文档（ADD）
   • 验证计划（VP）

增强型实践环节

典型实验配置（以选项A为例）

• 硬件需求：
  • FPGA/CPLD开发板不限（ZYNQ7020或者其他FPGA、CPLD都可以）
  • LED阵列扩展模块

行业级验收标准

指标	LED系统要求	麦克风系统要求
实时性	帧率≥60fps	延迟<20ms
精度	灰度等级256级	定位误差<10°

创新拓展方向

• LED系统进阶：

  • 增加AI图像识别输入（MNIST手写数字显示）
  • 开发Gamma校正硬件模块

• 麦克风系统进阶：

  • 集成CNN语音唤醒模块
  • 开发声纹识别加速器

配套资源升级

• 开发套件：

  FPGA核心板 + 专业扩展模块
  ├── 显示方案套件：含LED阵列/触摸屏/无线模块
  └── 音频方案套件：含MEMS麦克风/ADC模块/音频编码器

通过贯穿始终的项目实践，学生将深度掌握：
✅ 复杂IP核的配置与定制
✅ 硬件加速器性能剖析