Resumo

Este projeto visa desenvolver uma aplicação para Processamento Digital de Sinais (DSP) de áudio em tempo real utilizando-se de plataformas de hardware reconfigurável (FPGAs) e microcontroladores. A arquitetura utiliza o FPGA Lattice ECP5-LF45 como núcleo de processamento de efeitos e o microcontrolador raspberry pi pico como sintetizador de sinal.

Arquitetura do Sistema

• Raspberry (Sintetizador): Gera uma onda senoidal de 8 bits para simular a nota DÓ, em uma taxa de amostragem (SAMPLE_RATE) de 5 kHz.
• Comunicação (UART): Envia os dados (pacote de 2 bytes: Header + Dado) a 115200 bps para o FPGA.
• FPGA (Processador): Recebe o áudio, aplica um efeito selecionado (Hard Clipping ou BitCrusher).
• Comunicação (UART): Retorna o áudio processado ao Pico.
• Pico (Saída): Recebe o áudio processado e o reproduz em um pino PWM (BUZZER_PIN).

Tecnologias Utilizadas

• Microcontrolador: Raspberry Pi Pico W
• FPGA: Lattice ECP5 LF-45
• Linguagem (Pico): C/C++ (Pico SDK)
• Linguagem (FPGA): SystemVerilog
• Comunicação: UART (115200 bps, 8N1)
• Simulação: Icarus Verilog + GTKWave

Como Compilar e Rodar

Hardware (FPGA)

1. Mapeie os pinos no arquivo .lpf.
2. Use o script flash_uart.bat no terminal VS Code para sintetizar o design (uart_echo_colorlight_i9.sv).
3. O bitstream gerado será carregado no FPGA.

Software (Pico)

1. Abra o diretório Pico/Pico_uart no VS Code.
2. Configure o CMakeLists.txt (se necessário).
3. Compile o projeto (Build).
4. Arraste o arquivo .uf2 para o Pico no modo BOOTSEL.

Resultados

• Forma de Onda (Senoide original):

• Forma de Onda (Hard Clipping):

• Forma de Onda (Bitcrusher):