硬體程式設計

3D Print FPGA LCD

3D 列印機 FPGA 即時運動控制板設計｜多軸同步・次微秒脈衝・板級驗證 專案概述 以 FPGA 為核心，設計 3D 列印機之即時運動控制板。將時序關鍵的多軸脈衝產生與安全聯鎖交由 FPGA 硬體處理，主控（MCU／SoC）負責 G-code 解析與上層韌體，達成低抖動、高同步精度的列印品質。架構可平行擴充軸數，並可選配顯示介面整合操作 UI。 系統架構 ・主控（Host SoC／MCU）：通訊、G-code／路徑解析、上層控制 ・FPGA：即時運動控制核心（脈衝產生、插補、聯鎖、PWM、感測介面） ・主控 ↔ FPGA：USB 2.0／SPI／UART 介面，共用時基確保多軸同步 FPGA 功能模組 ・多軸 STEP／DIR 脈衝產生：硬體計時、次微秒解析度、零抖動，各軸由共同時基驅動 ・運動規劃：硬體插補、look-ahead 緩衝、梯形／S 曲線加減速 ・硬體安全聯鎖：endstop／limit 即時急停、不依賴軟體迴圈 ・PWM 多通道：加熱器、風扇控制（可搭配溫度閉迴路） ・感測介面：熱敏電阻（ADC）、探針／自動調平、斷料偵測、編碼器（正交解碼）閉迴路回授 ・驅動器介面：對 TMC 等步進驅動之 SPI／UART 設定與診斷 ・選配顯示介面：MIPI-DSI／LVDS／RGB，可整合操作 UI 主要介面／I/O ・步進：STEP／DIR／EN ×N、驅動器 SPI／UART ・感測：endstop、熱敏電阻、探針、斷料、編碼器 ・輸出：加熱器／風扇 PWM ・主控通訊：USB 2.0／UART／SPI（選配 Ethernet） ・顯示：選配 LCD 面板 設計目標（可依需求調整） ・軸數：典型 X／Y／Z＋多擠出，4–8 軸，參數化可擴充 ・脈衝時序解析度：次微秒（sub-µs）等級 ・每軸步進頻率：數百 kHz 等級，依驅動器與機構調整 ・FPGA 等級：中階即可（Lattice ECP5／Xilinx Artix-7／Intel Cyclone 類） 延伸變體（樹脂／MSLA 機種） 針對 LCD 遮罩光固化機型，可改以 FPGA 進行高解析遮罩影像串流與層間影像緩衝（HDMI／MIPI／LVDS 至遮罩面板），結合既有顯示與影像資料路徑設計經驗。 整合方案（選配） 可搭配團隊自主開發之顯示 SoC，將 FPGA 即時控制與顯示 UI 整合為單板方案，簡化 BOM 與整機開發。 交付項目 規格定義 → 系統與 RTL 架構設計 → RTL 設計與模擬／UVM 驗證 → FPGA bitstream → 板級 bring-up 與訊號量測 → 介面／驅動文件 → 與主控韌體整合協助。可簽 NDA、分階段交付

使用的技能專長

• FPGA設計
• Petalinux設計
• RespberryPi
• 影像格式處理
• 硬體設計
• firmware設計