用你意向不到的方式实现电子琴应用——生态系统愈加完善的小脚丫FPGA开发板值得入手

还记得那款火爆各大高校的拇指型FPGA开发板小脚丫吗？

正如爱板网之前评测文章中所写的那样，小脚丫FPGA团队正在打造属于自己的FPGA开源生态系统。

这不，最近这个团队又推出了不少基于小脚丫FPGA的外设功能扩展板，包括传感器外设板、LED点阵外设板、电子琴外设板等，不排除后续依旧会更新更多不同功能的外设板。

另外，还有一个消息说小脚丫FPGA这个夏天将举办一场万人的FPGA大赛，非常值得期待（强制广告植入）。

回归正题，今天的话先来聊聊小脚丫FPGA团队的其中一款作品——电子琴应用，个人觉得比较有意思。

 整个电子琴应用套件有3部分组成，分别是FPGA主板、扩展底板以及功能板。板子结构设计比较合理，即便3个板子都组装在一起也显非常小巧，基本上就是树莓派3B的大小。 

3个板子也可以随意的组装拆分，其中小脚丫FPGA开发板可以独立使用，而扩展底板可以只配合小脚丫FPGA使用，而外设功能板需要以上两个板子配合才能使用。

如果只作为电子琴应用来看确实有些麻烦跟浪费，不过，作为一个整体的生态系统，这样的设计也有它的道理，扩展底板可以通过PCIE接口接各种上面提到以及未来可能继续开发的功能外设板。

扩展底板

此次拿到的扩展底板为STEP PCIE Board for RPi，顾名思义，就是具备了PCIE扩展接口，并支持兼容目前流行的树莓派40pin接口。

事实上，小脚丫FPGA的扩展底板不仅仅是我拿到的这款，还有支持兼容Arduino扩展接口的STEP PCIE Board for Arduino以及全功能的底板STEP-Baseboard，这些板卡有机会后面再介绍，先来看看笔者手上的这块支持兼容树莓派扩展接口的底板。

如上图所示，扩展底板上的接口主要包括了1个DIP40 pin接口，用于连接小脚丫FPGA；3个PMOD接口，可以选用市面上的PMOD模块；1个兼容树莓派上40pin的接口，上面说的这些接口配合小脚丫即可使用，非常便利。

而最为特殊的地方是扩展底板上搭载的PCIE接口槽，这就是需要另外的功能外设板来实现功能，比如本文将介绍的电子琴外设功能板。

所以呢，整体看起来虽然扩展底板没什么内容，但是却大大方便了用户进行流行外设的扩展，提高了小脚丫板卡的兼容性，也为用户节省一定的成本。

底板背面是一些引脚信号的丝印说明，当然，由于空间限制，PCIE的接口说明并没有丝印标明，但是，事实上也不需要，毕竟这种特定的PCIE接口只能插定制的的PCIE功能板，如果真有自己DIY外设板的需求，那可以直接查看原理图，毕竟这些都是开源的。

电子琴外设功能板

电子琴外设功能板是需要配套小脚丫FPGA开发板以及扩展底板使用的，通过PCIE接口与扩展底板连接，结构设计非常贴心，固定之后非常牢靠，完全不用担心虚连。

电子功能外设板主要是通过触摸按键实现控制播放音乐，所以板子搭载了触摸IC、蜂鸣器、触摸按键这些基本的器件，除此之外，板子上的电源指示灯以及触摸指示灯能很好显示板子是否正常工作的指示，非常贴心。

板子搭载的触摸芯片为Microchip的CAP1188触摸芯片，具有8路触摸按键驱动以及与之对应的8个LED驱动，一开始没注意，以为板子上就7个按键，还想着为啥用了两颗触摸芯片呢。

结果细看才发现被打脸了，两颗触摸芯片实现的16路触摸按键驱动以及16个LED驱动全部都用上了， 触摸按键除了音符按键外，还额外增加了mode以及选择的触摸按键，也就是说，用户可以通过这些按键可以选择是演奏还是实现电子琴自动播放已有的歌曲。

从这些细小的功能点来说，当真是物尽其用，压榨完板子上两颗触摸芯片的所有能力。

上电使用

下面就通过Lattice的免费EDA设计工具Diamond实际感受下基于小脚丫FPGA的电子琴功能。

关于电子琴应用的源代码是小脚丫FPGA团队免费提供给用户的，可以直接拿来使用，通过Project直接载入即可。

电子琴应用包括了多个功能的组合，如触摸屏、蜂鸣器、数码管显示灯功能模块。

一些关键的语法处，都有中文注释，方便用户更好的去理解功能模块的实现，所以非常适合初学者学习使用。

关于电子琴应用的源代码是小脚丫FPGA团队免费提供给用户的，可以直接拿来使用，通过Project直接载入即可。

电子琴应用包括了多个功能的组合，如触摸屏、蜂鸣器、数码管显示灯功能模块。

一些关键的语法处，都有中文注释，方便用户更好的去理解功能模块的实现，所以非常适合初学者学习使用。

因为代码直接是经过小脚丫FPGA团队多次验证过的，并且已经经过综合、配置管脚、所有布局布线输出工作都已经做完，我们可以不需要修改直接拿来使用。

通过小脚丫FPGA板载的USB转串口下载器就可以直接下载文件。

小脚丫FPGA配合外设功能模块实现电子琴应用，从之前的代码中能也能看到，除了电子琴基本的演奏功能，内置还有两个简谱“梁祝化蝶”与“欢乐颂”可以在模式切换中实现播放。

对于电子琴的演奏功能，触摸相应的触摸按键，对应的LED指示灯也会亮起，方便用户知晓功能是否正常实现。不过由于触摸按键间距较小，挺容易误触的，但这有啥关系呢，记住，这仅是个Demo应用，用来参考和学习之用的。

小结

作为一个主打FPGA入门学习的开发板，小脚丫FPGA开发板凭借着极高的性价比以及愈加成熟完善的周边扩展让初学者更加容易上手，更加容易DIY各种功能。FPGA作为下一个风口中重要的“硬武器”，如果你确实有志向学习FPGA，小脚丫开发板的确是一个入门FPGA的好东西，价格也不贵，可以说，相比不少MCU板子都便宜，买一个体验下绝对不会有啥损失，万一感觉来了，说不定还能为你打开一扇新的大门。

另外，强势广告植入，接下来即将有一场基于小脚丫FPGA开发板的万人FPGA大赛，在此，你不仅能接受名师指导、进一步学习FPGA的相关知识，更有可能获得超出你预期的奖励回报，何乐而不为！

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