FPGA & Verilog Блог

Я продолжаю работать над проектом SDR-Radio на FPGA плате Марсоход3GW2. Напомню, что здесь на плате у нас стоит микросхема ПЛИС от компании Gowin. Это значит, что если придется использовать IP Core, то это будут коры от говин.

В проекте SDR-Radio мне нужны следующие базовые компоненты:

• NCO - Numerically Controlled Oscilator, перестраиваемый генератор синусоидальных колебаний:
• модуль приема команд от ПК и данных к ПК, например, можно использовать последовательный порт;
• умножители для переноса спектра сигнала;
• цифровые фильтры нижних частот CIC и FIR.

Первые два пункта у меня практически уже есть реализованные в предыдущем проекте. Теперь мне нужно сделать цифровые фильтры.

Сказать по правде, я не большой специалист в цифровых фильтрах, хотя общее представление, как это всё работает у меня конечно есть. Я считаю, что самый правильный способ разобраться с работой какого либо устройства или модуля - это либо заглянуть внутрь и рассмотреть его детали, либо попытаться измерить его внешние характеристики. В случае с цифровым фильтром его основная характеристика это АЧХ - амплитудно частотная характеристика. Она показывает сигналы каких частот пропускает или подавляет фильтр. Попробуем провести эксперименты по измерению частотных характеристик цифровых фильтров.

Возникла идея повторить один из наших давних FPGA проектов: SDR радиоприёмник. Когда-то он был выполнен на плате Марсоход2 с Cyclone III, но сейчас у нас уже другая плата Марсоход3GW совсем другая FPGA от Gowin. Но, по прежнему, на плате есть АЦП 8 бит и даже на последних платах этот АЦП работает на частоте 50МГц.

Для реализации проекта SDR приёмника нужны будут несколько компонентов: NCO, CIC фильтр и FIR фильтр.

К сожалению, в библиотеке компонентов среды проектирования Gowin FPGA Designer нет компонента NCO. NCO - это Numerically Controlled Oscilator. Управляемый генератор синусоидального сигнала. Его придется сделать самим. Эта статья как раз про "промежуточный проект" - NCO в FPGA.

Хоть готового компонента NCO в среде проектирования я не нашёл, за то тут есть другие компоненты, которые мне могут помочь. Это Gowin компоненты CORDIC и DDS.

DDS - Direct Digital Frequency Synthesizer. Этот компонент позволяет синтезировать синусоиды или сигналы другой формы. Как я понял компонент использует таблицы отсчётов сигнала в BSRAM. Его вполне можно использовать для создания NCO. Это в принципе почти и есть NCO. Я не стал идти этим путём, так как мне не понравилось, что конфигурация компонента DDS должна происходить путём записи в его управляющие регистры. Кроме этого, мне нужен NCO с двумя выходами: синус и косинус одновременно. И тогда возникает вопрос: либо ставить два экземпляра DDS либо разбираться, как работают каналы DDS. Возможно применение двух каналов в одном экземпляре модуля DDS это подходящий вариант. Однако, как я уже сказал, я пошёл другим путём.

Второй кандидат это компонент Gowin CORDIC. Далее я расскажу подробнее про использование CORDIC  в составе модуля NCO.

Я решил повторить проект "Скоростная передача данных" платы Марсоход3 теперь уже на плате Марсоход3GW2 с FPGA Gowin.

Работает!

Что-то похожее я уже когда-то делал с нашей платой Марсоход2RPI и Распбери Пи3. Но теперь у нас другая FPGA плата на Cyclone III и другой микрокомпьютер Raspberry Pi5. И даже современная ОС теперь уже будет 64-bit Bookworm.

Смогу ли я загружать FPGA из микрокомпьютера и сделать взаимодействие между CPU микрокомпьютера и платой FPGA?

(Для лиги лени сразу напишу ответ: да, смогу).

Подробнее можно прочитать далее в этой статье.