基于FPGA的开源项目：FOC/SHA/USB/JPEG等

本文分享几个王轩（wangxuan95.github.io）大佬的几个FPGA开源项目，对于FPGA深入学习、项目应用、算法应用等都有参考价值。以下是从大佬的GitHub主页按Star排名挑选的一些项目，分享给大家参考学习。

如果以下项目的地址无法访问，可以把github换成gitee国内镜像试试。

如有侵权，请联系我删除。

1. USB 1.1控制器

可在 FPGA 上实现各种 USB 设备。比如 USB扬声器和麦克风、USB摄像头、U盘、USB键盘、USB串口 。

为了在 FPGA 上实现 USB 设备，通常的技术路线是使用 USB 芯片 (例如 Cypress CY7C68013)，导致电路和软件的开发成本较高。本库用 FPGA 实现一个通用的 USB 1.1 (Full Speed) device 控制器，可以像 STM32 单片机那样，用非常简单的电路来实现 USB 设备，而不依赖额外的 USB 芯片。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-USB-Device

2. FOC控制算法

基于 FPGA 的磁场定向控制 (FOC)，用于驱动永磁同步电机 (PMSM) 或无刷直流电机 (BLDC)，FOC控制算法对传感器采样速率和处理器算力提出了一定的要求，使用 FPGA 实现的 FOC 可以获得更好的实时性，并且更方便进行多路扩展和多路反馈协同。

本库实现了基于角度传感器（也就是磁编码器）的有感 FOC，即一个完整的电流环，可以进行扭矩控制。借助本库，你可以进一步使用 纯FPGA 或 MCU+FPGA 的方式实现更复杂的电机应用。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-FOC

3. BSV高级硬件描述语言入门指南

首个中文 Bluespec SystemVerilog (BSV) 教程。BSV 是一门高级硬件描述语言（High-Level Hardware Description Language, HL-HDL），与 Verilog 一样，被用于 FPGA 或 ASIC 的设计和验证。BSV 于 2003 年被 Bluespec 公司开发，期间是商业收费工具，到 2020 年它的编译器才开源，这才给了我们接触它的机会。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/BSV_Tutorial_cn

4. 基于XDMA的PCIe核

PCIe-XDMA (DMA Subsystem for PCIe) 是 Xilinx 提供给 FPGA 开发者的一种免费的、便于使用的 PCIe 通信 IP 核。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/Xilinx-FPGA-PCIe-XDMA-Tutorial

5. 基于SystemVerilog的RISC-V SoC

一个 SystemVerilog 编写的，以一个 RISC-V CPU 为核心的，普林斯顿结构的 SoC ，可作为 MCU 使用。

• CPU：5段流水线 RISC-V ，支持 RV32I 指令集（除了 CSR 指令）。

• 总线：具有握手机制，32-bit地址，32-bit数据。

• 总线交叉开关 (bus router)：可使用参数修改总线主从接口的数量和从接口占用的地址空间，以方便拓展外设。

• 交互式 UART 调试：可使用PC上的 Putty、minicom、超级终端等软件进行在线系统复位、上传程序、查看内存。

• 完全使用 SystemVerilog 实现，不调用IP核，便于移植和仿真。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/USTC-RVSoC

6. FTDI芯片在245模式的FIFO控制器

sync-245-fifo 模式 是 FTDI 公司的 USB 系列芯片的最高速的传输模式。本库将 sync-245-fifo 控制器封装成 Verilog 模块 (IP顶层模块名为 ftdi_245fifo_top )，它具有标准 AXI-stream 收发接口 ，供 Verilog 开发者调用。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-ftdi245fifo

7. SD卡文件读取器

基于FPGA的SD卡读取器，可以从FAT16或FAT32格式的SD卡中读取文件。

• 功能 ：FPGA作为 SD-host ， 指定文件名读取文件内容；或指定扇区号读取扇区内容。

• 性能 ：使用 SD总线，而不是 SPI总线。读取速度更快。

• 兼容性强 ：自动适配 SD卡版本 ，自动适配 FAT16/FAT32文件系统。

• 纯 Verilog 实现，便于移植和仿真。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-SDcard-Reader

8. 轻量级CAN控制器

本库实现了一个轻量化但完备的FPGA CAN总线控制器，特点如下：

• 平台无关 ：纯 Verilog 编写，可以在 Altera 和 Xilinx 等各种 FPGA 上运行。

• 本地ID可固定配置为任意短ID。

• 发送 : 仅支持以本地ID发送数据长度为4Byte的帧。

• 接收 : 支持接收短ID或长ID的帧，接收帧的数据长度没有限制 (即支持 0~8Byte ) 。

• 接收帧过滤 : 可针对短ID和长ID独立设置过滤器，只接收和过滤器匹配的数据帧。

• 自动响应远程帧 : 当收到的远程帧与本地ID匹配时，自动将发送缓存中的下一个数据发送出去。若缓存为空，则重复发送上次发过的数据。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-CAN

9. JPEG-LS编码器

基于FPGA的JPEG-LS编码器，可实现高压缩率的无损/近无损图像压缩。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-JPEG-LS-encoder

10. DDR1控制器

基于FPGA的DDR1控制器，为低端FPGA嵌入式系统提供廉价、大容量的存储。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-DDR-SDRAM

11. 定点数运算库

一个Verilog定点数库，提供算术运算、与浮点数的互相转换，包含单周期和流水线两种实现。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-FixedPoint

12. MPEG2视频编码器

基于 FPGA 的高性能 MPEG2 视频编码器，可实现视频压缩。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-MPEG2-encoder

13. 使用FPGA模拟和伪装SD卡

FPGA 模拟 SDHCv2 版本的只读 SD 卡，依据 SDv2.0 规范编写，已在 绿联 、 川宇 、 飚王 、Realtek PCIe Card Reader 等读卡器上识别。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-SDfake

14. NFC(RFID)读卡器

用 FPGA 从底层开始搭建一个 NFC PCD (读卡器)，支持 ISO14443A 标准。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-NFC

15. 基于FPGA的串口收发模块

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-UART

16. 基于FPGA的gzip压缩器

基于 FPGA 的流式的 GZIP (deflate 算法) 压缩器。用于通用无损数据压缩：输入原始数据，输出标准的 GZIP 格式，即常见的 .gz / .tar.gz 文件的格式。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-Gzip-compressor

17. 基于FPGA的PNG解码器

基于FPGA的流式的 png 图象解码器，输入 png 码流，输出原始像素

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-PNG-decoder

18. 超高性能的JPEG-LS编码器

基于 FPGA 的高性能 JPEG-LS 图像压缩器

• 使用 Verilog 编写。

• 用于无损压缩 8bit 的灰度图像。

• 图像高度取值范围为 1~65536 ，宽度取值范围为 5~10240，宽度必须是 5 的倍数。

• 使用动态乱序调度进行像素级并行。对于自然图像，输入吞吐率约为 4.5 个像素每时钟周期。

开源地址：https://github.com/WangXuan95/UH-JLS

19.SHA算法库

使用 FPGA 计算 SHA1/SHA224/SHA256/SHA384/SHA512

开源地址：https://github.com/WangXuan95/FPGA-SHA-Family