【专家点评】2016 Altera亚洲创新设计大赛获奖作品赏析(一)

前言

Altera每年为业界培养上千名熟悉FPGA的毕业生,分布到世界各地。目前,中国已经成为接受FPGA先进技术最快的国家!2016年是Altera亚洲创新设计大赛的第13个年头,也是以Altera名义主办的亚洲创新设计大赛的最后一年,明年的大赛将以Intel名义继续主办。

本次大赛的参赛作品从技术难度、应用广度、实用性等均受到专家好评。专家评委们毫不吝啬地表达了对作品的喜爱,并提出了中肯的改进意见,让学生们受益匪浅。

专家们点评时妙语连珠,展现了深厚的文化底蕴和个人风采。下面是部分专家的精彩点评。

磁流体显示系统(Magic Magnetofluid Show)——两岸总冠军、大赛特等奖、卓越导师奖

参赛单位:湖北大学

指导教师:刘文超

参赛队员:李宣成 杨天 史晓彤

此项目拿奖真是拿到手软啊!据了解,团队中有一名同学大一是学化学的,大二转到电子专业。看来,跨学科促进了该项目的诞生!

专家点评:

这是一种新的显示系统。它与液晶屏、投影、CRT、LED等显示不同,是利用外部磁场来驱动溶液中的磁性流体,能显示数字、英文字母、汉字等。该作品是一个跨学科的作品,很有创意,将化学知识和电子知识结合起来。

从作品的制作来看,没有套件,全部自己制作。从溶液配制、显示平台、驱动电路、控制电路的制作,全部自己完成。移植了嵌入式Web服务器,在Ubuntu OS上开发,是一个典型的嵌入式系统。

该作品能显示8*8汉字点阵、时钟、英文字母,还有贪吃蛇游戏功能,增加了作品的趣味性。

对这个作品印象深刻,非常有创意,值得学习。

AlphaBot——大赛一等奖、Wurth特别奖

参赛单位:国立台湾大学

指导教师:简韶逸

参赛队员:林炜翔 洪亦德 樊恩宇

专家点评:

国立台湾大学的这个作品对我来讲很新颖。Alaphabot采用基于FPGA的机器人模型,在FPGA内部完成机器人的电机控制,既可以完成机身各部位的单独控制,又能完成整个机器人的变换操作,非常震撼。由于机身上采用多电机,因此AlphaBot还能实现平衡行走等功能。除此之外,Alphabot还支持基于卷积神经网络算法的图像识别,而CNN识别是及其消耗FPGA资源的。

这款作品的商业价值非常大,我个人希望台大的Alphabot团队能够继续对系统进行优化,早日商业化。

由于资源的限制,本次作品没有实现CNN的学习过程,而是静态地将学习结果预置在ROM中,这个不得不说是一个遗憾。但是我相信随着更高端FPGA的采用,学习过程将不再是个问题。非常棒的作品!

基于FPGA的辅助3D设计系统——大赛特等奖、卓越导师奖

参赛单位:清华大学

指导教师:全成斌

参赛队伍:胡泽聪 韦毅龙 杨天龙

该作品的技术报告获得点评专家的高度赞扬。清华学子真不是盖的!!

专家点评:

三维建模是很困难的,对设备资源要求较高。清华大学用两个摄像头、一个显示器、一块FPGA板卡实现了一个简单的3D设计系统。虽然系统看起来很简单,但创意较新。

该项目的特点:

1)一个简单的3D建模模型,给出了一个低成本方案,展示了清华学子深厚的数学功底,用于几何空间的建模。

2)6个NIOSII CPU分工合作:2个CPU负责识别绘制笔和坐标,1个CPU负责整体调度和GUI的绘制,3个CPU负责三维图像并渲染;解决了多CPU的调度问题,这是一个难点。

3)从技术文档来看,首先从功能设计入手,给出了系统总体框架结构,然后再到硬件设计、软件(算法)设计以及最后功能实现;对时序分析、跨时钟域的分析,文档写得非常清楚。值得大家学习。

儿童电子绘图板——大赛特等奖

参赛单位:国立虎尾科技大学

指导教师:张凯雄

参赛队员:沈国丞 周冠廷

此项目现场表现力强,堪称人气作品,获得诸多年轻妈妈的青睐!

专家点评:

儿童教育问题,从教育理念、教育方式、教育工具,都是热点。国立虎尾科技大学的“儿童电子绘图板”从教育工具入手,针对儿童教育提升兴趣的角度,利用已有的设备——投影仪,外加上一个Altera NIOSII SoPC系统,就可以实现一款拥有画图功能、动画功能、音乐训练功能、算术功能,让小朋友非常容易上手的的绘图工具。这个绘图板抓住了应用的一个痛点,或者说需求;作品生动有趣,寓教于乐,易于使用。

该系统的设计创新点突出、应用场景明确、功能丰富,有商业前景和推广价值。

为了完成这个设计目标,设计者完成了CCD摄像图形的色彩空间变换,光点XY坐标确定定位、音乐、电子钢琴、播放等模块,在FPGA上建立NIOSII的SoPC系统,软硬结合,取材方便,克服了传统电子白板的缺点,让每一个小朋友的桌面都可以成为电子绘图板,抓住了创新的要点,是一款很成功的设计作品。

进一步设想:如果加上无线路由,老师在讲台上控制某个书桌上的绘画笔开启;指点笔改为红外方式,不采用红光LED,保护小朋友的眼睛。

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