紫光同创FPGA教程:呼吸灯——盘古系列PGX-Nano开发板实验例程

来源:小眼睛FPGA

PGX-Nano是一套以紫光同创FPGA为核心的开发板,选用紫光同创Logos2系列28nm工艺的PG2L50H_MBG324。板卡集成下载器芯片,便利用户的使用。板卡搭载一颗容量为2MB的SRAM用于数据缓存、DAC用于模拟信号测试验证、esp32模组进行WIFI和蓝牙透传;预留丰富的扩展IO用于用户验证、测试外接模块电路功能,一组串口进行串行通信;同时为用户提供基础的硬件电路资源,如Led 灯、按键、拨码开关等。

小编将为大家陆续推出PGX-Nano开发板的实验教程,本期介绍呼吸灯的使用。
在过去使用手机时,常常看到呼吸灯的身影,它缓慢的从亮到灭、从灭到亮,像人的呼吸一样,用于提醒用户有信息或者其他情况,虽然随着科技的发展,呼吸灯逐渐淡出大众的视野,但不可否定的是,它便携的表达信号的方式仍被许多人怀念。

1、实验目的

使用FPGA开发板完成LED灯-呼吸灯实验

2、实验原理

呼吸灯是一个缓慢地从灭到亮、从亮到灭周而复始的过程,我们可以使用FPGA开发板的LED灯实验这一过程,涉及到的原理为脉冲宽度调制(PWM), 人眼视觉暂留特性。

占空比是指脉冲信号在一个周期内维持高电平的时间与周期的比值。

占空比.png

脉冲宽度调制即调整脉冲占空比的比值,占空比越大,脉冲对应电压也就越大。 

根据开发板原理图知高电平时LED 灯亮,低电平LED 灯灭。在使用PWM信号对LED灯进行亮灭控制时,信号占空比越大,对应电压越大,LED灯越亮,信号占空比越小,LED灯越暗,因此LED灯从暗到亮的过程,是LED灯控制信号占空比越来越大的过程,LED灯从亮到暗的过程,是LED灯控制信号占空比越来越小的过程。
值得注意的是若PWM信号频率太小,人眼可以观察到LED灯的亮灭,会观察到闪烁感,因此需要调整信号的频率,已知由于视觉暂留特性,人眼帧率为24 帧/s,因此PWM信号的频率需要大于 24Hz。
我们选取PWM信号频率为100Hz,在1S内,占空比逐渐增加,1S内占空比逐渐减小,就可以实现呼吸灯了。

3、实验源码

实验源码.png

4、实验现象

观察到LED0似呼吸般平滑的由暗到亮,又由亮到暗。

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