FPGA 在中低能实验核物理中的应用

http://wuhongyi.cn/FPGAinENP/

本教程主要面向中低能实验核物理方向

有问题请联系 吴鸿毅（wuhongyi@qq.com / wuhongyi@pku.edu.cn）

国际上最大的两个 FPGA 厂家为 Xilinx 和 Altrea（已被Intel收购），Xilinx 公司的软件有 ISE(已停止更新，适用于早年推出的FPGA) 和 Vivado（适用于新推出的FPGA），Altera公司的软件为 Quartus。本教程已有的 LUPO/DT5495/MZTIO 可编程逻辑刚好对应三个软件。对于数字信号处理模块，已有的 CAEN DT5550/R5560/DT5560/V2740/V2745/V2730/DT1260 已经在测试中。

编程语言 VHDL/verilog 两种, 本质上没有多大的区别。 本教程提供两种语言的关键模块的模版， 直接套用就可以。 整个开发的核心就是熟练掌握计数器/状态机以及 FIFO 的使用。

  • ISE/Altera/Vivado 软件
    • 软件安装

      • ISE

      • Vivado

      • Quartus

    • 刷固件

    • 工程使用案例

    • 仿真

    • 常用IP核介绍

  • 语法

    • VHDL

    • verilog

  • LUPO/DT5495/MZTIO 模块介绍

    • LUPO

    • DT5495

    • MZTIO

    • DT5550

    • R5560

    • DT5560

    • 2740/2745

    • 2730

    • DT1260

  • 计数器

  • 状态机

  • FIFO

  • 项目实践
    • 计数器

      • 时钟降频

      • LED灯

      • scaler

      • 信号展宽

      • UART(有个不错的verilog模版，需要进一步优化，提高普适性)

      • IIC

      • 显示器实现示波器功能

    • 状态机

      • SPI(CAEN DT5495 有个VHDL模版，需要按照规范重新优化)

      • 基于FPGA的在线监视（将获取的数据直接发送到可编程板卡进行处理，可进行初步的处理后，再通过网络发送到下游的服务器存储）

    • FIFO

      • 信号延迟

    • 脉冲发生器

      • 基本波形的脉冲产生

      • 任意波形的脉冲产生

    • 数字信号触发算法

      • XIA fast filter

      • RC-CR2

      • LE

    • 数字能量算法

      • XIA 梯形算法

      • GAMMASPHERE 梯形算法

      • Semi-Gaussian

      • QDC 算法

    • 数字时间算法

      • CFD 算法

      • 高精度时间算法

参考文献