为落实学校科创育人要求，推动专业前沿技术与产业实际需求深度融合，智能与电子工程学院集成电路设计与集成系统专业刘章可同学带领团队开展“乐动芯声——基于FPGA的音乐游戏系统设计”科创实践项目研究，该项目成功获批2026年省级大创项目立项。团队立足数字娱乐与智能硬件产业，以FPGA底层硬件技术为抓手，致力于研发高集成度、低延迟的交互式音乐游戏系统，推动科技成果向市场应用转化，充分展现我校学子学以致用、科创报国的青春风采。

随着数字娱乐产业的快速发展，音乐节奏游戏凭借其强互动性和沉浸式体验受到广泛关注。然而，当前市场上的传统音乐游戏设备多依赖通用CPU或单片机，普遍存在音频处理延迟高、音质不佳、软硬件协同性差等产业痛点，难以满足玩家对高品质视听体验的追求。针对行业现存技术短板，团队以FPGA为核心硬件平台，集成DDS（直接数字频率合成）技术、多模态显示、自动打谱及交互控制等模块，打造了一套集音乐演奏、游戏互动、实时打分于一体的综合性硬件系统原型，旨在为数字娱乐硬件市场提供一套低成本、高可靠性的创新解决方案。

项目在技术攻关与成果转化上展现出多项突破潜力。在核心架构层面，系统采用FPGA并行处理架构，实现按键扫描、音频合成、多模态显示、自动打谱等协同工作，有效打破传统单片机方案的延迟限制，核心技术具备较强的市场竞争力。在音频处理层面，通过调整频率控制字、相位控制字及包络线，实现钢琴音色的高保真还原，显著提升音质与响应速度。在硬件设计层面，团队定制化设计24键钢琴PCB板与专属键盘电路，并结合74HC165/74HC595芯片实现按键扫描与LED驱动的硬件优化。通过自主研发，项目在降低硬件成本的同时提升了资源利用率，为后续技术转移和产品化落地奠定了坚实基础。

目前，项目团队已完成了系统整体软件代码的初步编写与硬件模块的联合调试。团队先后攻克了多任务调度、音频信号实时合成、双屏协同刷新及按键防抖等工程难题，完成了FPGA代码的模块化移植与底层驱动优化。现阶段，系统已能实现按键输入、音乐合成、显示反馈、打谱功能以及多模式演奏的稳定运行，各项指标均达到预期设计要求。此外，团队还将通过Modelsim、Matlab、示波器等多平台联合仿真与测试，进一步完善系统的知识产权布局与可靠性验证。

在项目研发全过程中，团队坚持“学生自主、导师牵引、价值应用”的原则。在指导教师的悉心指导下，团队成员紧密协作、优势互补，依托各自在集成电路设计、智能硬件开发等领域的专业特长，分工攻克了FPGA编程、音频合成算法、硬件调试、参数优化及文档撰写等关键环节。通过全流程的科研训练，团队将课堂所学理论知识有效转化为解决实际工程问题的能力，全面提升了专业实践水平与团队协作效能。

【系统实物照片】