[实用新型]基于STM32与FPGA的智能硬件终端

说明书

技术领域

本实用新型专利属于智能硬件领域，涉及一种基于FPGA与STM32联动的新型智能硬件终端。

背景技术

近年来，随着人们对智能硬件的关注，智能硬件逐渐走入人们的视野，但是随之而来的，智能硬件性能问题也逐渐为大众所讨论。

近三年来，智能硬件销量呈爆发式增长，2014年国内智能硬件市场规模达到108亿元，2015年销量达到424亿元，2016年销量达到552亿元，据估计未来几年智能硬件市场规模仍将保持较高的增长数目。但是，面对越来越大的智能硬件市场，许多亟待解决的问题也凸显而出，而其中很重要的一个就是智能硬件的性能问题，传统的基于STM32芯片开发的智能硬件系统，由于STM32自身结构的限制，已经很难满足现今复杂的硬件电路系统。

基于现今智能硬件系统中STM32芯片的困境，本实用新型提出了一个新的实现方式，通过STM32与FPGA两款芯片的联动作用，大幅提升电路系统性能，极大地减轻了STM32的任务量，为复杂电路系统的实现提供了可能。

发明内容

本实用新型针对传统基于STM32开发的智能硬件系统进行了改进，通过加入FPGA芯片，利用其并行结构以及强大的数据处理功能，通过自拟通信协议，实现两款芯片的实时互联，极大地优化了电路性能。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

本实用新型包括电源模块、单片机模块、FPGA模块、滤波模块；电源模块为单片机模块和FPGA模块供电，FPGA模块的信号输出端与单片机模块信号输入端相连；电源模块与单片机模块和FPGA模块间均设有滤波模块；

所述电源模块包括芯片U4、U11、U12，采用分离式电源电路，将稳压电源供给的5V经过稳压芯片和滤波电路可以成功转化为3.3V、2.5V、1.2V,然后直接向STM32模块和FPGA供电。大电容使用了性能较好的黑金刚，稳压芯片则采用了较多使用的REG1117-2.5和MP2359，进行稳压功能。包括5V转3.3VFPGA供电电路、5V转2.5VFPGA供电电路、5V转1.2VFPGA供电电路、5V转3.3V单片机供电电路、5V输入及保险丝电路；

所述的5V转3.3VFPGA供电电路包括芯片U4、电容C38-C42、电阻R23-R25、R29、二极管D3-D5；芯片U4的1脚与电容C39的一端、二极管D3的负极、二极管D4的负极相连接，2脚接地，3脚与电阻R29的一端、电阻R24的一端连接，4脚与电阻R23的一端、电阻R25的一端连接，5脚与电阻R23的另一端、二极管D3的正极、电容C38的一端连接后接接5V电源，6脚与电容C39的另一端、二极管D5的负极、电感L2的一端相连接；电感L2的另一端与电阻R24的另一端、二极管D4的正极、电容C40的一端、电解电容C41的正极、电容C42的一端连接后作为3.3VFPGA模块供电端；电容C38的另一端、电阻R25的另一端、二极管D5的正极、电阻R29的另一端、电容C40的另一端、电解电容C41的负极、电容C42的另一端接地；

所述的5V转2.5VFPGA供电电路包括芯片U11、电容C43-C45，芯片U11的1脚与电容C43的负极连接后接地，2脚与4脚、电容C44的正极、电容C45的一端连接后作为2.5VFPGA模块供电端，3脚与电容C43的正极连接后接5V电源；电容C44的负极、电容C45的另一端接地；

所述的5V转1.2VFPGA供电电路包括芯片U12、电容46-48，芯片U12的1脚与电容C46的负极连接后接地，2脚与4脚、电容C47的正极、电容C48的一端连接后作为1.2VFPGA模块供电端，3脚与电容C46的正极连接后接5V电源；电容C47的负极、电容C48的另一端接地；

所述的5V转3.3V单片机供电电路包括芯片U13、电容C50-C54，芯片U13的1脚与3脚、电容C50的一端、电容C51的一端连接后接5V电源，2脚与电容C50的另一端、电容C51的另一端、电容C52的一端连接后接地，4脚与电容C52的另一端连接，5脚与电容C53的一端、电容C54的一端连接后作为3.3V单片机模块供电端；电容C53的另一端、电容C54的另一端接地；

所述的5V输入及保险丝电路包括USB插件P14、保险丝F1、电容C56；USB插件P14的1脚与保险丝F1的一端连接，5脚与电解电容C56的负极接地，保险丝F1的另一端与电解电容C56的正极连接后5V电源，同时作为5V单片机模块供电端；USB插件P14的其余脚架空。