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总述:Python脚本控制的实验室系统

1. 背景知识介绍

FPGA, MCU, DSP的对比

MCU FPGA DSP
通用计算能力 较强 较弱
指令延迟 快于CPU 最快
备注 不可编程

MCU的本质是一个精简的CPU,相比CPU降低了性能但是也降低了延迟。

FPGA是一个可编程的门阵列,理论上可以软件模拟出任意我们需要的芯片。在我们使用FPGA的时候,相当于把FPGA模拟成了我们需要的DSP。

DSP是专用、定制的数字信号处理芯片。

为什么需要MCU,他们起什么作用

  1. ADC和DAC的控制需要SPI协议通信,以及多组GPIO (通用输入输出控制器) ,电脑控制SPI的速率可以很快,但是电脑不具备快速输出自定义的GPIO的能力。
  2. 在利用ADC采集数据时,MCU可以设计为循环采集数据并缓存的工作模式,此时在请求数据,尤其是多组数据时可以极大地降低延迟。

2. 控制系统的结构

其中涉及了两种异步通信方式,SPI和Serial串口

  • Serial是一种较为简易的异步通讯方式,TX (输出) 和RX (接收) 只需要通过预先设定好的波特率进行通信即可。
  • SPI相对复杂,SCLK用于控制数据流的速率,CS用于选中芯片,MOSI/MISO的作用与TX/RX相同。