2022集创赛_安谋科技杯分享

写在前面：

本次比赛的赛题是 “基于ARM处理器的无线SoC设计” ，在安路FPGA和射频板卡FM_SDR上设计无线SoC。我们在实现基本功能（在FPGA上内嵌Cortex_M0内核，FM电台播放，一键自动搜台，手动调台）的基础上，实现了部分拓展功能（全双工对讲、文件系统wav格式录音）。

此次比赛是我们小组研究生入学以来第一次参加比赛，属于新手，一路走来也是摸着石头过河，经验不多，教训不少。借此次机会简单分享一些经验教训，希望能对准备参赛的同学有所帮助。

开发环境

系统由安路EG4S20的FPGA开发板、FM_SDR射频模块板，ILI9341液晶屏组成。FPGA开发软件为Anlogic    TD    5.0.3，使用Keil5软件编写M0程序，并用DAP_LINK下载器下载软件程序。FPGA开发板搭载了4位数码管、16个矩阵按键、8个红色LED、8个拨码开关，JTAG仿真电路，USB转串口电路，无源蜂鸣器等。

1作品简介

1.1系统功能

目前系统有6个功能：1，喜爱电台显示；2，    手动切换电台频率；3，一键自动搜台；4，LED展示（LED闪烁、流水灯）；5，录音功能（电台WAV文件录音）；

6，全双工对讲

1.2系统总体设计

在本设计中，基带信号的解调和处理是实现的难点，也是设计指标能否达到的关键。虽然音频信号只有几十KHz的采样率，但是为了保障数字解调结果能够稳定收敛，必须得用采样率比音频高出好几倍的IQ数据去解算。于是本设计根据音频采样率和ADC的硬件参数，设计了IQ信号采样率为500KHz。在这个采样率下，如果由处理性能不高的M0处理器执行软件解算的话，将会大大增加CPU的负担造成系统反应慢，甚至来不及解算造成声音卡顿失真。

1.3一键自动搜台设计

通过统计Q信号的平均幅值，以幅值大小作为判断当前频点是否有电台信号的依据，实现自动搜台，耗时6.30s。

1.4全双工对讲机设计

上图是我们使用qn8027发射1khz正弦波和msi001接收解调后的波形。

寻找空闲频段的相关匹配电路设计

对讲机配对过程界面

对讲机设计采用全双工通信，通过按键操作自动选择空闲的电台频道，发射1kHz正弦波信号，接收方采用设计的相关配准电路识别检测信号，完成对讲机的对码和进行实时对讲。

1.5文件系统WAV格式电台录音

录音部分，我们使用基于SPI协议的SD卡作为音频信号录音存储的设备。设计真双口SRAM采用“乒乓模式”对音频数据进行缓存处理。我们实现了SD卡的WAV文件的读写可以在PC上实现音频数据的存储与回放，真正在整体实现了数据的有效保存与回放，使得数据可以达到最大化的利用，通过文件系统将有效音频数据保存为WAV格式。（详细设计过程见视频讲解）

pc端打开sd卡保存的wav文件

2经验分享

2.1内存问题

安路FPGA_EG4S20资源有限，M0内核的ROM和RAM不能设置太大。官方例程里面AHBRAM只能使用bram9k资源，并且td下载完上电不能初始化ROM，需要在keil上面重新下载软件才可以将软核跑起来，这有很大的局限性。因此，我们将其中代码进行了优化，充分使用bram9k和bram32k的资源，最后我们M0的ROM    64K, RAM 16K，勉强满足软件部分的内存消耗（主要内存消耗部分为文件系统、GUI）。（这里分享不了文件，嘤嘤嘤，如果同学们有需要，可以邮箱咨询[784614953@qq.com]）

2.2时序问题

时序设计也是FPGA编程的一个重点，我们在编程的时候往往没有关注的一个点。本次无线SOC设计对时钟要求很高，若时序不满足要求，将会导致实际时钟与设定频率不符，导致解调后声音失真。

2.3    td软件的常见问题

1、ctrl + c偶尔会卡住，需要耐心等待一下；

2、顶层文件编写出错时，若点击保存，则会自动将该文件设为非顶层，找不到bug的小伙伴注意啦；

3、使用chipwatcher工具检测电平时，有些引脚找不到。那是因为引脚被优化了，需要在定义引脚的后面加上“/synthesis keep”；

3 视频讲解和演示

视频讲解：　https://www.bilibili.com/video/BV1N14y1e7kD?www.bilibili.com/video/BV1N14y1e7kD

作品演示：https://www.bilibili.com/video/BV1b14y1e7xS?www.bilibili.com/video/BV1b14y1e7xS

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_47569031/article/details/127494341

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