前言
在嵌入式系统开发过程中，开发板的选择往往决定了项目的效率与可扩展性。米尔的 MYD-YM90X 开发板作为一款异构架构平台，集成了高性能处理器与 FPGA 核心，为开发者提供了灵活的硬件设计与应用开发环境。本次测评文章将结合个人的开发过程，围绕硬件设计、应用代码移植以及 FPGA 的实际使用进行分享。
开发板简介
MYD-YM90X 开发板采用异构架构设计，具备以下特点：
- 处理器与 FPGA 协同工作：主控 SoC 提供通用计算能力，FPGA 核心则用于定制化逻辑处理。
- 丰富的外设接口：支持多种通信接口，适合工业控制与信号处理场景。
- 官方文档支持：米尔提供了详细的硬件手册与软件移植指南，降低了开发门槛。
项目背景与问题
在本次开发过程中，目标是对机器编码器信号进行采集与处理。然而实际测试中发现，编码器信号存在明显毛刺，导致数据不稳定，影响后续控制逻辑。传统的软件滤波方法在 MCU 上实现时，存在延迟与资源占用问题，难以满足实时性需求。
FPGA 滤波方案设计
为解决上述问题，我选择利用开发板上的 FPGA 核心来实现滤波逻辑。具体设计思路如下：
- 信号采集：通过 GPIO 接口将编码器信号输入 FPGA。
- 滤波逻辑实现：在 FPGA 内部编写 Verilog/VHDL 模块，采用滑动窗口与去抖动算法对输入信号进行实时处理。
- 结果输出：滤波后的稳定信号再传递给主控处理器，用于后续的运动控制与数据分析。
这种硬件级滤波方式相比软件实现具有以下优势：
- 实时性强：FPGA 并行处理能力保证了信号的快速响应。
- 资源占用低：主控 CPU 不再承担滤波任务，释放了计算资源。
- 灵活可扩展：滤波算法可根据需求在 FPGA 中灵活调整。
应用代码移植与开发
在软件层面，开发过程主要包括以下几个环节：
- 驱动移植：根据官方文档提供的参考代码，将 FPGA 输出信号的驱动接口移植到 Linux 系统中。
- 应用层开发：编写用户态程序，调用驱动接口获取滤波后的编码器数据，并进行实时显示与记录。
- 测试验证：通过示波器与逻辑分析仪对比滤波前后的信号，验证 FPGA 滤波效果。
在移植过程中，官方文档提供的 设备树配置示例 与 驱动框架说明起到了关键作用，使得硬件与软件的衔接更加顺畅。
c
// 对输入信号进行多周期采样，只有在稳定时才更新输出
module encoder_filter (
input wire clk, // FPGA 时钟
input wire rst_n, // 复位信号，低电平有效
input wire encoder_in, // 原始编码器输入信号（带毛刺）
output reg encoder_out // 滤波后的稳定信号
);
// 参数：连续多少个周期稳定才认为有效
parameter STABLE_COUNT = 8;
reg [3:0] counter; // 计数器
reg encoder_sync; // 同步寄存器
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (!rst_n) begin
encoder_sync <= 1'b0;
encoder_out <= 1'b0;
counter <= 4'd0;
end else begin
// 将输入信号同步到时钟域
encoder_sync <= encoder_in;
// 如果输入与当前输出一致，计数器清零
if (encoder_sync == encoder_out) begin
counter <= 4'd0;
end else begin
// 输入与输出不一致时，计数器累加
counter <= counter + 1'b1;
// 当计数器达到阈值时，更新输出
if (counter >= STABLE_COUNT) begin
encoder_out <= encoder_sync;
counter <= 4'd0;
end
end
end
end
endmodule测试结果与分析
经过多轮测试，滤波后的编码器信号明显更加平稳，毛刺大幅减少，控制系统的稳定性得到提升。以下是测试总结：
- 滤波前：信号存在频繁抖动，导致位置计数不准确。
- 滤波后：信号边沿清晰，计数结果稳定，满足实时控制需求。
总结与展望
通过本次开发实践，米尔 MYD-YM90X 开发板展现了其在异构架构与 FPGA 应用方面的优势。硬件滤波方案不仅解决了编码器信号毛刺问题，也为后续的复杂信号处理提供了可扩展的思路。未来，我计划进一步探索以下方向：
- 在 FPGA 中实现更复杂的数字滤波算法，如 FIR/IIR 滤波器。
- 将滤波模块与运动控制逻辑结合，实现更高精度的闭环控制。
- 探索 MYD-YM90X 在其他工业场景中的应用，如传感器融合与高速数据采集。
本次测评文章希望能为其他开发者在使用 MYD-YM90X 开发板时提供参考与启发。