介绍

作为课程实验项目，计划使用FPGA实现一个8*8*8的光立方。

因为不能进行软件编程（非单片机），而使用verilog实现复杂效果较为复杂。因此采取的方案为在上位机(PC)上生成动画，通过串口将每帧的数据传输给FPGA，FPGA负责解析数据，并驱动光立方显示动画。

总体设计

• 上位机

  • 生成动画(python)(未实现, 使用888光立方视频制作教程-优酷作者提供的动画文件)
  • 通过串口传输数据(python)

• FPGA

  • 串口接收模块(uart_reciver)

    按字节接收数据，接收8*8B=64B，构成一帧。

    波特率要求：大于30(FPS) x 64B x 10 = 19200。使用115200

    内部实现了一个uart_rx模块用于接收一个字节

  • 生成默认的帧动画(frame_gen)

    未使用串口时，根据算法生成简单的默认动画

    p.s 可以修改为使用block memory存放一小段动画，效果应该更好

  • 缓冲区(Buffer)

    每帧时间，将一帧存储下来（来自Reciver或frame_gen），用于Display模块显示

    提供一个sync信号，用于“垂直同步”，即清空Display扫描计数器

  • 显示模块(Display)

    生成行、列、层扫描信号，驱动光立方显示指定帧

• 电路设计

  由于价格因素，选择了方案一。但方案二电路更简洁，verilog实现也更容易

  • 方案一：使用8个8位触发器

    

  • 方案二：使用4个4-16解码器

    

元件清单

材料名	数量
雾状LED	512
74HC573(8位锁存器)	8
ULN2803	1
洞洞板18*30cm	1
MB-102电源	1
100Ω电阻	64
20p插座	9
面包板	1
杜邦线	若干
22AWG导线线崽	若干
usbA-usbA线	1
电烙铁 焊锡丝等焊接设备	1
六角铜柱	8
排母	若干

效果