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Miscfpga: 目前主要是围绕 Red Pitaya 生态的小工具集,基于 Red Pitaya STEMlab 125-14 LN(Xilinx Zynq-7020)。includes/ 下是互相独立、可单独使用的子项目:

  • rpdds: 通过 FPGA 让板子输出多种波形(DDS);支持PS输入任意函数表达式,再由PL控制输出对应波形;
  • rpdaq: 双通道连续采集,主要用来测量低频偏处的(1e0-1e4 Hz)激光相对强度噪声(RIN)。

仓库结构

miscfpga/
├── includes/
│   ├── rpdds/      # 信号发生端:DDS/任意波形 IP 核(FPGA RTL + 板上 Python 服务 + Web UI)
│   └── rpdaq/      # 采集分析端:双通道连续 ADC 采集 + RIN 噪声测量(PC 端 Python)
└── LICENSE         # MIT

子项目

includes/rpdds — DDS / 任意波形发生器 IP 核

一个面向 Red Pitaya 的双通道 DDS/NCO IP 核,RTL 全部用 Verilog-2001 实现。

  • 48-bit 相位累加器,亚微赫兹频率分辨率;五种波形:sine / square / triangle / sawtooth + 任意波形(数学表达式或 16384 点原始数组)。
  • 任意波形通过 AXI-DMA 流入双 bank LUT,实现无毛刺切换;shadow/active 寄存器保证多参数原子更新。
  • 含 RTL(rtl/)、iverilog 测试平台(tb/)、板上 Python 后端 —— HTTP API / CLI / 表达式引擎(ps/)、浏览器 UI(web/,含辉光管风格频率显示)、部署脚本(deploy/)。
  • 已在实板端到端验证(verify.sh 9/9 通过)。详见子目录 README

includes/rpdaq — 双通道连续采集 + RIN 噪声测量

PC 端工具链,把 Red Pitaya 当成连续、零丢失的双通道采集卡

  • 通过官方 ARM C++ 客户端 rpsa_client 抓取两路 14-bit ADC,decimation=128 时满速 976.5 kSa/s/ch 实测零丢失
  • 一条命令完成采集(scripts/run_acquire.sh),PC 端 Python 把 .bin 解码为 raw counts / 电压 CSV,并做 RIN 互相关(cross-correlation)分析src/)。
  • 采集结果按 run 落到 runs/(大体积原始 .bin 默认不入库)。详见子目录 README

报告(PDF)

三份报告分别记录了两端的设计验证与实测结果,是了解项目能力最快的入口:

报告 页数 内容
includes/rpdds/docs/report.pdf 8 DDS IP 核设计 / 验证 / 硬件验证报告(IEEE 风格)。涵盖 SoC 架构、7 级流水线、AXI-DMA 子系统、Icarus Verilog 仿真,以及示波器实测:正弦 SFDR 65–70 dBc、幅度线性度 R²=0.999995、双通道相位同步误差 < 0.008°。
includes/rpdaq/docs/validation_report.pdf 1 采集管线连续性与采样率验证。用 100 kHz AWG 正弦驱动双通道,四项正交检验(周期计数、相干性、相位跳变、边界离群)全部 PASS,证明采集零丢失、采样率稳定。
includes/rpdaq/docs/RIN_report.pdf 2 暗噪声本底与激光 RIN 实测。十组 120–600 s 双通道采集,分解噪声本底并表征 Toptica ECDL 激光的相对强度噪声:单通道本底约 −122 dBc/Hz,互谱本底约 −138 dBc/Hz。

平台与环境

  • 硬件:Red Pitaya STEMlab 125-14 LN(Zynq-7020,双 14-bit ADC @ 125 MS/s + 双 14-bit DAC)。
  • FPGA 侧:Vivado(综合/比特流)、Icarus Verilog(仿真)。
  • 软件侧:Python,使用 uv 管理依赖。

许可证

MIT © 2026 0x5859

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