利用PWM IP核实现节奏灯

电子月

利用PWM IP核实现节奏灯

为什么要做这个节奏灯呢？

一是因为在大一刚接触单片机的时候，学校电子设计比赛有道题目就是节奏灯。那时候没基础，刚刚自学了C语言，能够跑起流水灯，根本不知道什么是FFT，想着设计电路来实现幅频变换，搞了一阵子也没搞出来。后来这个东西就一直放着，直到现在才算画了一个句号，也是弥补一个小小的遗憾，或许我当初坚持把这个东西做出来，在专业方面可能会有更好地积累，所以，在实现目标的路上，一定不能知难而退，急流勇进才能收获更多！

第二个原因是想证实一下之前用OLED显示频谱是否耗时太久，从而导致Line Out的输出品质很差。

具体实现就不多说了，在设计实现之前已经做了充足的准备，一是搭建了音频处理的硬件平台，二是软件实现FFT算法，三是利用Vivado HLS设计了PWM IP核，有了这些工作，节奏灯就水到渠成了。

效果演示：

手头没有音箱，声音通过耳机输出，音量较小。

经过实际测试发现，如果采用led进行显示，Line Out输出的音频质量还是可以接受的。从而可以判断出如果使用OLED进行显示，那么整个设计的瓶颈就在于OLED显示耗时过长（其实可以对各部分耗时进行时间测量，也可以得到同样的结论）。接下来，尝试开发OLED的驱动程序，减少软件操作OLED的工作量，从而减轻软件负担，实现音频的流畅播放。或者采用VGA显示器显示，显示时间不长，而且显示内容更加多，色彩也更为丰富。此外，对音频进行采样时的时间间隔如何充分利用，或者说采样和显示如何更好地配合，也是需要进一步考虑和测试的。

这几天学习Vivado HLS时发现Vivado是自带FFT IP核的，而且可以通过c programming的方式在HLS中设计算法时进行调用。前期规划的把软件fft算法转换为IP核的思路就没有必要再实现了。倒是可以在HLS中完成FFT运算以及后续的数据处理工作。HLS集成了很多有价值的c函数库，例如FIR滤波、FFT运算、图像处理函数库、流数据处理函数库等等，如果能够合理利用HLS函数库，设计算法一定能够达到事半功倍的效果。

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