Testando Comunicação Arduino-FPGA (Uno to Basys 3)

Índice

🛠️ Preparação do Projeto

• Seleção dos Componentes
• Esquema de Conexão
• Configuração do Código Arduino

💻 Codificação

• Código Arduino
  • Configurando as Saídas
  • Programando o Loop
• Código Verilog
  • Integrando o Sinal do Arduino
  • Controlando o Display de Sete Segmentos
• Arquivo de Restrições

🧰 Componentes e Configurações

• Conversor de Nível Lógico
  • Funcionamento e Utilidade
  • Especificações Técnicas
• Basis 3 FPGA
  • Características Principais
  • Restrições de Tensão

🛠️ Montagem e Teste

• Configuração do Projeto
• Testando a Comunicação
  • Verificação de Tensão
  • Funcionamento do Display

📊 Resultados e Considerações

• Análise dos Resultados
• Considerações Finais

Preparação do Projeto

Neste artigo, vamos explorar a integração entre um Arduino e um FPGA Basis 3, detalhando os componentes necessários, o código envolvido e os passos para garantir uma comunicação eficaz entre esses dispositivos.

🛠️ Seleção dos Componentes

Para estabelecer a comunicação entre o Arduino e o FPGA, é fundamental selecionar os componentes adequados. Destaca-se a necessidade de um conversor de nível lógico para adaptar as diferentes tensões operacionais de cada dispositivo.

Conversor de Nível Lógico

O conversor de nível lógico desempenha um papel crucial ao conectar dispositivos com diferentes níveis de tensão. Este componente permite a comunicação entre o Arduino, que opera com lógica de 5 volts, e o FPGA Basis 3, que utiliza lógica de 3.3 volts.

Esquema de Conexão

Antes de iniciar a montagem física, é essencial compreender o esquema de conexão entre o Arduino, o conversor de nível lógico e o FPGA Basis 3. Esta etapa garantirá uma montagem correta e evitará danos aos dispositivos.

Configuração do Código Arduino

O código Arduino desempenha um papel fundamental na geração do sinal de comunicação com o FPGA Basis 3. Será necessário configurar as saídas digitais e programar o loop para gerar um sinal compatível com o conversor de nível lógico.

Codificação

A integração entre o Arduino e o FPGA Basis 3 envolve a codificação de ambos os dispositivos para garantir uma comunicação eficaz e sem erros. Vamos detalhar o código necessário para cada componente.

💻 Código Arduino

O código Arduino é responsável por gerar o sinal de comunicação que será enviado ao FPGA Basis 3. Vamos analisar as etapas para configurar este código.

Configurando as Saídas

Inicialmente, devemos configurar as saídas digitais do Arduino para gerar o sinal adequado ao conversor de nível lógico. Isso envolve definir os pinos de saída e configurá-los corretamente.

Programando o Loop

O loop principal do código Arduino é responsável por gerar o sinal de comunicação. Devemos programá-lo para produzir um sinal compatível com o FPGA Basis 3, garantindo uma comunicação estável e confiável.

💻 Código Verilog

O código Verilog é necessário para configurar o FPGA Basis 3 e processar o sinal recebido do Arduino. Vamos examinar as etapas para implementar este código.

Integrando o Sinal do Arduino

O primeiro passo é integrar o sinal de comunicação recebido do Arduino no código Verilog. Devemos garantir que o FPGA seja capaz de processar esse sinal corretamente.

Controlando o Display de Sete Segmentos

Além da comunicação, o código Verilog também é responsável por controlar o display de sete segmentos conectado ao FPGA. Isso envolve a configuração dos segmentos e a exibição dos valores adequados.

Arquivo de Restrições

O arquivo de restrições desempenha um papel crucial na configuração do projeto FPGA. Vamos discutir sua importância e como configurá-lo corretamente para garantir o funcionamento adequado do sistema.

Componentes e Configurações

Antes de prosseguirmos com a montagem e teste do projeto, é essencial compreender os componentes envolvidos e suas configurações específicas.

🧰 Conversor de Nível Lógico

O conversor de nível lógico desempenha um papel fundamental na comunicação entre o Arduino e o FPGA Basis 3. Vamos explorar mais detalhadamente suas funcionalidades e especificações técnicas.

Funcionamento e Utilidade

O conversor de nível lógico é projetado para adaptar os níveis de tensão entre dispositivos com diferentes requisitos de operação. Isso permite uma comunicação eficaz, garantindo a integridade dos dados transmitidos.

Especificações Técnicas

É importante considerar as especificações técnicas do conversor de nível lógico, incluindo sua faixa de operação de tensão e capacidade de corrente. Esses detalhes influenciam diretamente na compatibilidade e desempenho do sistema.

🧰 Basis 3 FPGA

O FPGA Basis 3 é o componente central do nosso projeto, responsável por processar o sinal recebido do Arduino e controlar o display de sete segmentos. Vamos destacar suas principais características e requisitos de tensão.

Características Principais

O FPGA Basis 3 oferece uma ampla gama de recursos e funcionalidades para aplicações de prototipagem e desenvolvimento. Suas capacidades de processamento e E/S tornam-no ideal para projetos de comunicação digital.

Restrições de Tensão

Ao integrar o FPGA Basis 3 ao sistema, é crucial garantir que todas as tensões de entrada estejam dentro das especificações recomendadas. Qualquer desvio pode resultar em mau funcionamento ou danos aos componentes.

Montagem e Teste

Com os componentes selecionados e configurados, é hora de montar o projeto e realizar testes para garantir seu funcionamento adequado.

🛠️ Configuração do Projeto

Antes de iniciar a montagem física, devemos configurar o projeto no ambiente de desenvolvimento FPGA. Isso envolve a definição de pinagem