第六届集创赛——安谋科技（Arm China）杯
安谋科技（Arm China）杯
无线SoC已成为物联网产业发展的基础，在现代信息社会中占有越来越重要的地位。但由于课程体系等多方面的原因，同时熟悉无线通信和SoC设计的人才极为稀缺。为加强人才培养质量，切实提升相关我国大学生综合运用多门专业课程知识解决实际工程的问题的能力，安谋科技(Arm China)联合合作伙伴共同设计了本次比赛题目。
本赛题要求参赛选手基于Arm® Cortex™-M0处理器在限定的可编程逻辑平台上构建具备无线通信基带信号处理的片上系统，配合控制外围扩展电路实现FM等通信信号的调制解调等处理。在此基础上增加适当的功能以满足特定的物联网应用，要求系统具有实用性、可演示性和创新性。具体要求如下：
1. 在Arm官网申请下载 Cortex-M0 DesignStart™ Eval处理器IP，在指定的FPGA平台上构建Cortex-M0片上微处理器子系统。下载链接：https://www.arm.com/resources/free-evaluation-arm-cpus
系统应至少包含：
1) Arm Cortex-M0处理器；
2) 利用片上或板上资源实现的ROM与RAM；
3) 支持外部在线开发调试的SWD或JTAG调试接口；
4) 与芯片外部引脚连接的GPIO外设。
5) 使用Keil® μVision工具编写并生成软件程序，实现对于SoC上运行的软件程序的在线实时调试。将对应的输入、输出引脚连接至板上开关与LED，确认程序正确运行。
2. 基于上述内核，设计必要的接口电路并编写驱动程序控制指定的扩展模块中的射频接收电路实现信号变频与转换，设计基带信号处理电路完成FM广播信号的解调和后处理，驱动扩展模块中的功放电路完成播放工作，包括：
1) 设计相应的接口电路并编写驱动程序，控制扩展模块中的射频接收电路实现FM广播信号到中频IQ信号的转换；
2) 使用FPGA内部ADC完成IQ信号的采集、设计用于FM解调和后处理的基带信号处理IP并和Arm处理器集成构建SoC；
3) 设计PWM型DAC搭配扩展模块上的滤波器电路和功放电路将解调出的语音信号通过外部喇叭播放。
4) 设计必要的接口电路并编写驱动程序利用FPGA上的板载数码管显示当前频点、使用板载按键实现选台等功能，实现基础的人机交互。系统框图如下：
3. 在以上基础上为FM收音系统增加自动搜台、存储频道和手动选台功能；并添加外部显示设备（可以使用LCD，VGA，HDMI等任意显示设备）或上位机软件为SoC的显示外设，实现具有一定美工效果的显示界面。
4. 针对某个特定应用添加更多功能，可以选择但不限于：FM双向通信（FM无线对讲机）、实时以太网传输、实时USB传输、录音存储等功能，且新增加功能需要和已有FM收音机功能形成完整且有意义的整体功能，不能只是多个功能无意义的堆叠或拼接。鼓励自制外设板卡。
1. 设计报告：
1) 作品展板（团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作）
2) 作品PPT（团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、设计方案的概要说明、后续工作）
3) 系统设计方案（系统功能介绍、系统架构图、软硬件功能划分、基带信号处理IP详细设计等）
4) 功能仿真及测试结果图
5) 系统展示图片、视频
2. 设计数据：
1) 系统原理图；
2) 软硬件代码；
3) 仿真和测试结果；
3. 现场答辩和演示
1) 系统设计方案
2) 软硬件任务划分
3) 关键IP设计细节
4) 仿真图等验证结果
5) 现场演示无线SoC对应功能
以上提交内容应对照评分规则，根据自己作品的情况合理规划设计报告、设计内容以及现场答辩和演示的内容，以便评审专家更好的理解作品。
内容 | 分值 | 评分依据 |
1.完成Cortex-M0片上系统的基础设计 | 10分 | 1. 正确获得Arm Cortex-M0 DesignStart Eval IP，正确使用内部总线连接存储器与外设；（5分） 2. 在指定的FPGA型号上实现系统，并正确编译、下载软件程序， 现场编程调试，通过按键改变LED等的闪烁方式或频率证实系统运行情况；（5分） |
2.使用指定的射频前端模块和FPGA开发板完成FM电台功能 | 30分 | 1. 设计MSI001的SPI控制模块作为Cortex-M0片上系统的外设 2. 设计FM解调模块并作为Cortex-M0片上系统的外设 3. 设计PWM型DAC模块并作为Cortex-M0片上系统的外设，实现方法自定 4. 使用外置喇叭播放接收到的任意FM电台音频并将电台频率显示在数码管上 5. 针对以上的需求撰写详实规范的设计文档 6. 使用仿真展示出各个子模块设计的可行性，在设计报告中体现 |
3.实现FM电台的自动搜索、存储和换台功能 | 10分 | 1. 详细规范的设计文档； 2. 使用仿真展示出设计的可行性； 3. 添加显示模块（LCD、VGA、HDMI等）或上位机软件展示出美观便捷的人机交互功能； 4. 能接收到电台个数越多越好，且不低于5个，若低于5个少1个扣1分。 |
4.发挥部分 | 30分 | 1. 为FM收音机提供更优的音质 2. 为SoC添加更多功能，可以选择但不限于：FM双向通信（无线对讲）、以太网/USB实时通信、录音存储等功能 3. 新增加功能需要和已有FM收音机功能形成完整且有意义的整体功能，不只是多个功能无意义的堆叠或拼接 4. 给出详细的需求分析和发挥部分的应用场景，突出发挥部分的创新性和独特性 5. 给出设计方案和设计文档，需要详细定义新增功能IP的接口信号、时序等设计细节，以及其与Cortex-M0之间的交互过程。 6. 使用仿真说明设计的可行性 7. 实现完整的原型系统，正确展示出相应功能 |
5. 答辩和现场演示 | 20分 | 1．答辩和问答表现 2．系统功能和性能演示 |
1. 参赛所选用的FPGA开发平台限定于安路EG4S20系列，具体型号和开发板厂家不限。
2. 射频前端板卡指定使用硬木课堂的FM_SDR板卡，安谋科技(Arm China)携手合作伙伴将为参赛队提供免费的开发套件借用服务（需要支付押金），在报名结束后开通借用通道。因为开发套件数量有限，如果申请队伍中途退赛或借用后并未使用该板卡完成参赛，押金不予退还，请申请时充分考虑。
安路EG4S20学习资料请访问：https://www.yuque.com/yingmuketang/01/qha859
3. 参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。
4. 大赛组委会和杯赛企业对参赛作品的提交材料拥有使用权和展示权
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