Het SCCC-project (5)

In dit laatste deel van onze serie maken we (bijna) volledig gebruik van de FPGA: we gaan op 147,3 kHz weerberichten ontvangen, die aansluitend worden gedecodeerd en weergegeven op een VGA-monitor. Zoals altijd is onze DIY-CPU in de FPGA het hart van het experiment!

In dit deel van de serie houden we ons bezig met de uitvoer van analoge signalen. We maken daarbij gebruik van sigma-delta-DAC’s en interrupts.

In het vorige deel van deze serie hebben we ons beperkt tot het simuleren van onze zelfgebouwde CPU. Dit keer gaan we weer aan de slag met het MAX1000-board. We verbinden de kleine print via één of twee seriële interfaces met de PC om programma’s te uploaden en seriële in- en uitvoer mogelijk te maken. Verder gaan we de versnellingssensor op de kaart uitlezen.

Met de simulator voor de zelfbouw-CPU kunt u, zonder FPGA-hardware, C-programma’s uitvoeren en testen. Ideeën voor verdere uitbreiding van de processor kunt u in de simulator uitproberen, voordat u die in een FPGA implementeert. In het tweede deel van deze serie gaan we kijken hoe de compiler onze C-code omzet in een assembler-listing.

Soms hebben we in een project zowel een FPGA als een klassieke CPU nodig, waarmee ook complexe besturingsprogramma’s eenvoudig kunnen worden geprogrammeerd. Een manier om dat op te lossen is door gebruik te maken van een processor die in de FPGA is gerealiseerd. Zo’n ‘softcore’ kan kant-en-klaar worden gekocht, maar is vaak niet bepaald goedkoop. In dit project presenteren we een eenvoudige zelfbouw-CPU voor FPGA’s. Dankzij de open broncode kan iedereen die aan zijn of haar eigen behoeften aanpassen. Daar hoort ook een zelfbouw-C-compiler bij, die eveneens kan worden aangepast en uitgebreid. In deze serie van artikelen vullen we de theorie zoals gewoonlijk aan met veel praktische voorbeelden.

Spoelen en transformatoren blijven onmisbaar, maar ze hebben zo hun nukken. Magnetisme is iets ongrijpbaars – letterlijk. Spoelen en trafo’s worden vaak speciaal gemaakt voor een bepaalde toepassing, maar wat ze precies gaan doen is niet eenvoudig te voorspellen op het moment dat je ze aan het wikkelen bent. Door nu spoelen en trafo’s te simuleren, maken we deze ongrijpbare materie inzichtelijk.

In het eerste deel hebben we FIR-filters leren kennen. We hebben ook gezien dat het daarmee nogal wat werk kost om een smalbandig filter te realiseren. Vaak zijn filters met steile flanken gemakkelijk te maken met zogenaamde IIR- of recursieve filters. Dit keer gaan we bekijken hoe we die kunnen ontwerpen en in een FPGA kunnen implementeren.

Als we FPGA’s gebruiken voor digitale signaalverwerking behoren digitale filters tot de belangrijke standaardfuncties. In Elektor hebben we al relatief ‘eenvoudige’ CIC-filters voor decimatie en interpolatie gepresenteerd [1]. Nu komen filters waarvan we het gedrag nauwkeuriger kunnen specificeren aan de orde. In dit eerste deel bespreken we zogenaamde FIR-filters (Finite Impulse Response, eindige impulsresponsie), in het tweede deel behandelen we IIR-filters (Infinite Impulse Response, oneindige impulsresponsie).

Gewoonlijk houdt de auteur zich liever bezig met elektronica, maar hij is ook een liefhebber van allerlei mechanische wondertjes. Toen hij bij de plaatselijke surplus-handelaar een interessant uitziend vliegtuiginstrument tegen kwam, ging hij door de knieën. Hij heeft dit mechatronische meesterstuk, een HSI, volgens alle regelen der kunst onder de loep genomen en de opbouw en werking uitgeplozen. Hier volgt zijn buitengewoon verhelderend verhaal.

Alweer een klok? Deze klok is simpel van opbouw, maar kan wel tijdens elk kwartier en heel uren klokgelui, het geluid van een koekoek of een willekeurig ander geluid laten horen.