基于FPGA的呼吸灯设计文献综述

 2023-09-11 11:18:26

文献综述

本课题的现状及发展趋势:

呼吸灯是指在电路控制下完成由亮到暗再到亮的循环变化的灯光,在各类电子产品中往往会结合RGB三原色的混光来使用,如Mac在进入睡眠状态时,会亮起舒缓的睡眠指示灯,不少车辆在夜间钥匙孔位也会有呼吸灯指示,不刺眼的同时方便在黑暗环境下找到位置。手机电脑等产品的指示灯、汽车的装饰灯、电脑鼠标键盘的灯效等,呼吸灯由于其较好的视觉装饰效果。在城市夜间灯光美化中也有着大量的应用。

随着集成电路制造技术的兴起,电子技术进入了快速发展的时代, FPGA可以用VHDL或Verilog HDL来编程,灵活性强,由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作,因此可以充分的进行开发和验证。当电路有少量改动时,更能体现出FPGA的优势,其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命,也可用来升级和除错。呼吸灯有多种实现方法,本课题使用FPGA来实现呼吸灯的设计。通过对LED灯亮的占空比设置,在循环执行的过程中向上或向下渐变,利用人的视觉暂留效果最终实现灯的缓慢变亮或变暗。

我国的FPGA市场国产化率非常低,国产应用率不足30%,还有很大提升空间,商用市场国产化率更低。由于全球绝大部分FPGA专业人才集中在前几家龙头厂商,其它厂商人才匮乏,再加上FPGA开发需要最先进的制造封测工艺、软件开发难度大、IP多且杂,需要大量应用才能支撑市场,因此中国目前的发展存在严重滞后的问题。国内FPGA产品采用40纳米制程工艺,拥有超过2500万门,Serdes速率为6.25Gbps,目前已经量产,并在通信、安全等中高密度市场逐步打开局面。

本课题的价值:

本课题采用模块化设计,使用Verilog HDL硬件语言编写程序,用Modelsim进行功能仿真,最终用实物来验证结果。充分利用了FPGA低开发成本、可靠性高等特性,在实际应用中可以根据不同需求灵活修改实现方案,而不必改动硬件电路,使用FPGA可以大大缩短设计时间,是小批量系统提高集成度、可靠性的最佳选择之一。考虑到PWM(脉冲宽度调制)方法较容易实现近似连续的改变亮度的优点,所以选用PWM控制技术进行呼吸灯设计。由于RGB三色LED的不同颜色的光强分布基本相同,因此在进行混光时可采用各种颜色的发光强度代替光通量。

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