Лабораторный стенд LESO7

Учебный стенд LESO7 предназначен для изучения цифровой обработки сигналов.  Конструктивно стенд выполнен в виде печатной платы в прозрачном корпусе из органического стекла.  Большинство компонентов расположены с верхне стороны и доступно обзору. Стенд подключается к персональному компьютеру (ПК) или ноутбуку через разъем USB.

На плате расположена программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) с набором аналоговой периферии: аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Ввод и вывод аналогового сигнала осуществляется через разъемы типа BNC.

В основе стенда ПЛИС FPGA Cyclone IV. На плате установлен высококоскоростной двуканальный USB конвертор FT2232H. Один канал использован для конфигурации ПЛИС, другой  предназначен для высокоскоростного обмена данными между компьютером и стендом. Питание платы осуществляется от USB.
Параметры стенда:

• ПЛИС FPGA Altera (Intel) Cyclone IV E (EP4CE6E22C8N)
• Число каналов АЦП: 2.
• Максимальная частота дискретизации АЦП: 50МГц.
• Входной диапазон каналов АЦП: от минус 1 В, до 1 В.
• Защита каналов АЦП от перенапряжения (до ± 10В).
• Разрядность АЦП: 8 бит.
• Число каналов ЦАП: 2.
• Быстродействие ЦАП: до 125 МГц.
• Выходной диапазон ЦАП: от минус 5 В до 5 В.
• Разряность ЦАП: 14 бит.
• Тактовый генератор: 50 МГц.
• Скорость обмена данными между ПК и ПЛИС: до 40 Мбайт/с .
• Светодиодов на плате: 4.
• Тумблеров на плате: 4.

Основные характеристики EP4CE6E22C8N:

• корпус: QFP144;
• LE: 6K;
• RAM: 270 kb,
• PLL: 2;
• программирование/отладка: поддержка интерфейса JTAG.

Загрузка конфигурации в ПЛИС может осуществляться как через USB так и через JTAG. Для загрузки и отладки через JTAG требуется USB Blaster (не входит в базовую комплектацию).

Лабораторные работы

Учебный стенд главным образом предназначен для лабораторного практикума по дисциплине Цифровая обработка сигналов (ЦОС). Лабораторные работы  выполняются в среде проектирования Quartus Prime. В настоящий момент на нашем сайте доступны методические указания для следующих работ:

Лабораторная работа №1. Изучение цифрового ввода и вывода аналогового сигнала. Знакомство со средой проектирования Quartus Prime. Подключение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) к ПЛИС. Исследование особенности дискретизации и квантования сигнала.    

Лабораторная работа №2. Исследование способов генерации сигналов. Практическое изучение алгоритма прямого цифрового синтеза. Реализация на аппаратной платформе ПЛИС. Экспериментальное исследование влияние параметров алгоритма на характеристики сигналов.   

Лабораторная работа №3. Исследование архитектуры аппаратной реализации на ПЛИС фильтра скользящего среднего. Изучение методов построения дискретных цепей на базе ПЛИС. Такой фильтр прост в реализации, так как не требует умножителей, а логика работы доступна для понимания: результат фильтрации есть среднее арифметическое последних М отсчетов входного сигнала.

Галерея сигналов