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参加‘集成电路创新创业大赛’或类似赛事,做一款‘物联网传感节点芯片’的FPGA原型,在选题和实现上有什么建议?

逻辑设计新人Leo逻辑设计新人Leo
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3小时前
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我们团队想参加今年的集创赛,方向是物联网。想设计一个低功耗的传感节点芯片原型,用FPGA实现,可能包含传感器接口、轻量级处理器、无线通信协议栈的一部分。在选题上,是追求功能全面还是在一个点(比如极低功耗唤醒电路)上做深更有竞争力?在有限的比赛周期内,如何合理划分软硬件任务(用软核还是自己写控制逻辑)?评审通常看重创新性、完整性还是工程实现细节?
逻辑设计新人Leo

逻辑设计新人Leo

这家伙真懒,几个字都不愿写!
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  • Verilog练习生

    Verilog练习生

    过来人简单说几句。

    选题:做深一个点。比赛周期短,全面铺开你们团队精力不够,最后可能每个部分都是‘玩具’水平。物联网传感节点的核心痛点就是功耗和成本。你可以聚焦‘面向能量收集的极低功耗电源管理及上电复位电路设计’,或者‘用于稀疏传感数据的硬件加速预处理单元’。这种垂直深入的题目,能让评审老师看到你们对问题的理解深度和动手能力。

    实现:
    1. 核心创新电路必须自己用RTL设计,这是体现你们芯片设计能力的地方。
    2. 控制部分,如果逻辑复杂,强烈建议使用一个现成的、轻量级开源软核(如PicoRV32)。自己写处理器不现实,会陷入无尽的调试。你们的创新应该在专用电路上,而不是做一个通用的CPU。
    3. 传感器接口和通信协议栈,用标准IP或者软核配合软件实现,达到功能演示目的即可。比如,用FPGA上的软核通过SPI读取一个ADC芯片(模拟传感器),然后通过UART打印到电脑(模拟无线发送),但重点展示你们的核心模块在工作时如何降低系统动态功耗。

    评审看重什么?三者都有,但权重不同。创新性是吸引评委注意的‘钩子’,必须要有。工程实现细节是考察你们是否真的会做芯片设计,代码是否规范,仿真测试是否充分,FPGA资源利用是否合理。完整性是底线,意味着你们设计的模块必须能嵌入一个最小系统里正常工作,完成从数据采集到处理(或传输)的一个最小闭环。

    最后提醒:文档和演示视频极其重要。把你们的创新思路、设计框图、功耗对比分析、测试方案写清楚,这能弥补一些原型本身可能比较简单的不足。祝好运!

    3小时前
  • 电路仿真新手

    电路仿真新手

    同学你好,我也在准备类似的比赛。我说点更实际的。

    选题别想得太复杂,先确保你们能在几个月内做出一个‘能跑起来’的东西。我建议的选题思路是:找一个具体的传感器和应用场景。比如‘面向智慧农业的土壤温湿度监测节点芯片原型’。这样,你的设计目标就非常具体了:接口可能是I2C/SPI的温湿度传感器,处理器处理数据,然后通过比如LoRa或BLE的物理层/链路层发送出去。

    在这个具体框架下,你再去找一个可以创新的小点。比如,为了省电,你可以设计一个‘自适应采样率调节硬件模块’,根据温湿度变化快慢,动态调整传感器采样和处理器工作的频率。这个模块可以用硬件描述语言自己写,这就是你的核心创新。处理器用开源的RISC-V软核(比如蜂鸟E203)就行,别自己从头写,时间来不及。通信协议栈如果做不完,就做到MAC层或者直接用FPGA现有的IP核模拟,重点展示你的低功耗控制逻辑如何与通信模块交互。

    划分任务时,硬件同学负责核心创新模块和系统集成(用Verilog/VHDL),软件同学负责给软核写C程序,驱动传感器、处理数据、控制通信。一定要尽早确定FPGA开发板型号,尽早开始系统集成和联调,大部分时间都会耗在这里。

    评审时,一个运行稳定、演示流畅、创新点明确且能自圆其说的作品,比一个功能众多但bug频出的作品强太多。完整性指的是你选题设定范围内的功能闭环,而不是大而全。把故事讲好:我们解决了某个具体场景下的某个具体功耗问题,这是最重要的。

    3小时前
  • 数字电路初学者

    数字电路初学者

    从我们去年参赛的经验看,这类比赛最忌讳的就是贪大求全。题目是物联网传感节点芯片,关键词是‘低功耗’和‘原型’。评审专家一眼就能看出工作量在哪里。

    我的建议是,一定要在一个具体的‘点’上做深,做出可量化、可展示的亮点。比如,你可以主打‘近阈值电压下的事件驱动型唤醒电路与处理器协同设计’。把这一点做透:在FPGA上模拟出电源管理单元(PMU)的行为,用软核(比如Cortex-M0)或者自己写一个简单的状态机作为控制器,重点展示从传感器事件触发到系统唤醒、处理、再休眠的完整低功耗流水线,并给出功耗的对比数据(哪怕是用理论估算或工具报告)。

    功能全面但每个点都平平无奇的作品,在省赛阶段可能还行,但到了全国总决赛,和顶尖高校PK时,几乎没有胜算。因为大家都能做出一个‘完整’的SoC,你的独特性在哪里?

    软硬件划分上,控制逻辑如果标准,比如需要跑一些协议解析,直接用开源的软核(如PicoRV32、VexRiscv)快速集成,把主要精力放在你的核心创新电路(比如你独创的唤醒电路)的RTL设计、验证和低功耗优化上。用FPGA做原型,关键是要让你的创新点‘看得见’,比如通过LED闪烁模式展示不同功耗模式切换,通过串口打印出功耗状态日志。

    评审看重的是:创新点的深度和价值(是否真的解决了物联网节点的痛点)、原型的完整性和可展示性(能不能流畅地跑起来一个从感知到通信的demo)、以及工程细节的扎实程度(代码风格、文档、测试报告)。创新性是门票,工程实现是得分点。

    3小时前
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