- 課程概述
- 老師簡介
- 課程大綱
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課程背景FPGA技術(shù)經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)被應用到各個領(lǐng)域，并且正在逐漸成為越來越多技術(shù)的系統(tǒng)級解決方案。為了幫助從事或者即將從事FPGA設計的工程師盡快的了解FPGA技術(shù)，掌握設計的方法和手段，我們針對FPGA的初學者設計了這個為期四天的課程，著重介紹FPGA技術(shù)基礎(chǔ)、Verilog語言及基于嵌入式軟核處理器的SOPC系統(tǒng)設計方法。
課程目標1.熟悉FPGA典型器件型號及結(jié)構(gòu)
2.熟練FPGA設計流程及開發(fā)方法
3.掌握Verilog語言設計方法
4.掌握狀態(tài)機設計方法
5.掌握FPGA的仿真及調(diào)試方法
6.熟練SOPC系統(tǒng)設計流程
7.掌握NIOS II/Microblaze硬件系統(tǒng)設計方法
8.掌握NIOS II/Microblaze軟件系統(tǒng)設計方法
9.掌握自定義組件的硬件設計、驅(qū)動設計、及軟件設計方法
10.掌握嵌入式軟核系統(tǒng)的調(diào)試方法
11.掌握FPGA常用接口的設計方法
12.掌握相關(guān)開發(fā)工具的使用方法教學平臺【Altera FPGA開發(fā)板】紅色颶風3代Altera CycloneII開發(fā)板
◆ 【Xilinx FPGA開發(fā)板】紅色颶風3代Xilinx Spartan3AN開發(fā)板
>>>點擊查看兩款教學平臺照片及詳細介紹>>>實驗環(huán)境為了保證培訓效果，增加互動環(huán)節(jié)，我們堅持小班授課，每期報名人數(shù)限15人，多余人員安排到下一期進行。人手一套開發(fā)板和開發(fā)用的PC主機。>>單擊查看實驗設備
學時費用◆課時：共4天，每天6學時，總計24學時
◆費用（含教材費）：公司(2800元)，個人自費（2500元），學生自費（1900元，憑有效證件）
◆培訓證書：工業(yè)和信息化部《信息技術(shù)應用技能FPGA應用設計工程師認證證書》（認證費500元）
◆外地學員：代理安排食宿（需提前預定）新優(yōu)惠◆團體報名優(yōu)惠措施：兩人95折優(yōu)惠，三人或三人以上9折優(yōu)惠！
◆同時報選《FPGA數(shù)字信號處理設計班》，即享受500元優(yōu)惠！
◆同時報選《FPGA項目案例培訓班》，即享受500元優(yōu)惠！質(zhì)量保證1、培訓過程中，如有部分內(nèi)容理解不透或消化不好，可免費在下期培訓班中重聽；
2、培訓結(jié)束后免費提供一個月的技術(shù)支持，充分保證培訓后出效果；
3、培訓合格學員可享受免費推薦就業(yè)機會。 -
韋老師
華清遠見高級講師 6年FPGA開發(fā)經(jīng)驗，熟悉Altera及Xilinx公司CPLD及FPGA體系架構(gòu)及開發(fā)，獨自設計過基于多款Altera及Xilinx可編程邏輯器件的高速數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，包括原理圖設計、PCB布線、裸板調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等，對基于FPGA的PCI總線設計有深入研究。 [韋老師授課視頻]
姚老師
華清遠見高級培訓講師 北京航空航天大學自動化專業(yè)博士學位，有8年的FPGA和DSP系統(tǒng)硬件開發(fā)經(jīng)驗，成功開發(fā)了衛(wèi)星載超高速圖像壓縮系統(tǒng)、紅外圖像采集壓縮和傳輸系統(tǒng)、基于MPEG4/H.264的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)、高速(1GHz)并行(4顆)DSP圖像處理系統(tǒng), 超大規(guī)模高速500萬門FPGA驗證平臺(Altera StratixII EP2S180)。 [姚老師授課視頻]
葛老師
華清遠見高級講師 美國FIU計算機碩士。具有多年硬件開發(fā)工作和集成電路人才培訓經(jīng)驗。精通 FPGA代碼的編寫、仿真代碼的編寫；熟悉Quartus II、ISE、ModelSim、 Synplify等設計仿真綜合工具；熟悉基于FPGA的UART、VGA接口電路設計，有良好的模塊設計風格和代碼風格，擅長基于Xilinx Spartan 3、Virtex4，Altera Cyclone II、 Stratix II系列的 FPGA，以及基于FPGA SOPC系統(tǒng)設計，曾負責完成某航天測控網(wǎng)關(guān)設計、JPEG解碼器IP設計系統(tǒng)等項目。
宋老師
華清遠見高級講師 6年FPGA/DSP開發(fā)經(jīng)驗，熟悉主流廠商的器件、架構(gòu)及工具鏈，熟悉FPGA設計全流程，包括分析設計需求與選型，RTL邏輯設計與綜合，仿真驗證，F(xiàn)loorplan優(yōu)化，STA分析與收斂，實時在線調(diào)試等，在通信、視頻和工業(yè)控制等領(lǐng)域項目實踐經(jīng)驗豐富。 -
第一天學習目標 第一天的課程將幫助學員了解FPGA系統(tǒng)設計的基礎(chǔ)知識，使學員對FPGA的典型應用及解決方案，典型型號及結(jié)構(gòu)特點有一個深入的認識。學員將掌握FPGA系統(tǒng)設計的方法、流程及手段，學會操作FPGA開發(fā)軟件來完成簡單的FPGA設計和開發(fā)。
1. FPGA典型應用及解決方案
本節(jié)將介紹FPGA在不同領(lǐng)域應用的優(yōu)勢，幫助學員了解FPGA的應用場合及常見的解決方案。 本節(jié)要點：
1.1 嵌入式應用，DSP應用，高速互聯(lián)應用，ASIC驗證應用，外設接口互聯(lián)應用
1.2 FPGA典型應用案例分享2. FPGA典型器件型號及結(jié)構(gòu)
本節(jié)將介紹主流FPGA廠商的傳統(tǒng)、主流及新型號的器件特點，幫助學員掌握幾種常見的FPGA器件的結(jié)構(gòu)，了解新的FPGA器件型號特點，掌握FPGA器件選型的原則和方法。
本節(jié)要點：
2.1 Altera：CPLD，CycloneI/II，Arria，Stratix
2.2 Xilinx：CPLD，Spartan3/6，Virtex5/6
2.3 FPGA兼容設計案例分析3. FPGA設計流程及開發(fā)方法
本節(jié)圍繞FPGA的設計流程，介紹主流FPGA廠商的開發(fā)工具鏈，重點講授關(guān)鍵設計環(huán)節(jié)的工具特點，使學員掌握FPGA設計流程的各個環(huán)節(jié)及對應的開發(fā)方法。
本節(jié)要點：
3.1 FPGA PCB設計要點
3.2 Altera：Quartus II，EDS，DSP Builder，SignalTap
3.3 Xilinx：ISE，XPS/EDK，System Generator，AccelDSP，ChipScope
3.4 Synplify，Modelsim，Matlab，Simulink1. FPGA實驗平臺介紹
本節(jié)簡要介紹課程使用的實驗開發(fā)平臺：紅色颶風系列開發(fā)板，對其資源配置、設計理念、使用方法等進行介紹，使學員具備在此實驗平臺開展FPGA設計開發(fā)的基礎(chǔ)。
本節(jié)要點：
1.1 PCB設計，電源設計，F(xiàn)PGA配置鏈路，接口設計，使用方法2. 解剖一個典型的FPGA工程
本節(jié)以一個典型的FPGA工程為基礎(chǔ)，手把手為學員講授FPGA工程中的關(guān)鍵要素，要素的設計方法及作用。幫助學員迅速掌握FPGA開發(fā)的主要環(huán)節(jié)。
本節(jié)要點：
2.1 設計輸入文件，約束文件，仿真激勵文件，波形文件，下載文件，調(diào)試文件，設計報告3. 實戰(zhàn)訓練
本節(jié)由學員動手，在FPGA實驗平臺上完成第一個FPGA工程設計。學員根據(jù)實驗手冊一步一步的完成一個功能直觀步驟完整的FPGA設計，總結(jié)在FPGA設計過程中常見的錯誤和問題。
本節(jié)要點：
3.1 工程創(chuàng)建及屬性設置，源文件設計輸入方式，約束設計，工程編譯，功能仿真，時序仿真，硬件下載，硬件調(diào)試第二天學習目標 第二天的課程以設計輸入、仿真激勵設計及測試調(diào)試為主要內(nèi)容，學員可以掌握FPGA開發(fā)的基本設計輸入方法：原理圖輸入及Verilog硬件描述語言輸入，配合豐富的實例使學員了解FPGA資源的語言描述方法及數(shù)字系統(tǒng)的測試驗證方法，同時通過對設計原則和設計技巧部分的課程可以幫助學員提高系統(tǒng)設計的能力，為SOPC的系統(tǒng)設計打下良好的基礎(chǔ)。1. FPGA設計輸入方法
本節(jié)針對FPGA開發(fā)過程中的主要工作——設計輸入——進行詳細分析，幫助學員掌握常見設計輸入方法，仿真激勵文件設計方法，理解硬件描述語言的可綜合設計風格。
本節(jié)要點：
1.1 原理圖設計方法，Verilog語言基本結(jié)構(gòu)，可綜合設計，仿真激勵設計
1.2 常用設計輸入方法實例分析2. FPGA常用資源結(jié)構(gòu)特點及調(diào)用方法
本節(jié)將學習FPGA器件的工藝結(jié)構(gòu)，詳細介紹FPGA的各種邏輯資源特點及調(diào)用方法，幫助學員深刻理解FPGA的各種內(nèi)部資源，為系統(tǒng)的進行FPGA開發(fā)打下基礎(chǔ)。
本節(jié)要點：
2.1 PLL/DCM等時鐘資源，Select IO資源，RAM資源，乘法器資源，SERDES資源
2.2 FPGA常用資源調(diào)用方法實例分析3. 有限狀態(tài)機設計
本節(jié)講授數(shù)字系統(tǒng)設計中常見的結(jié)構(gòu)設計方法——有限狀態(tài)機，通過學習學員將掌握狀態(tài)機設計中的狀態(tài)劃分原則及硬件描述語言實現(xiàn)方法。
本節(jié)要點：
3.1 狀態(tài)機編碼，三段式狀態(tài)機設計
3.2 狀態(tài)機實例分析1. FPGA設計原則及常用設計技巧
本節(jié)介紹FPGA設計中應遵循的設計原則和常用設計技巧，通過學習學員可從更高的層次上理解數(shù)字系統(tǒng)的設計方法。
本節(jié)要點：
1.1 設計原則：模塊化設計，基于IP設計，時鐘復位系統(tǒng)設計
1.2 設計技巧：面積與速度互換、兵乓操作、流水線
1.3 流水線設計實例分析2. 設計輸入與驗證實戰(zhàn)訓練
本節(jié)讓學員動手去完成既定的實驗任務，在實踐中掌握硬件描述語言的編寫方法及系統(tǒng)設計的模塊化設計方法。
本節(jié)要點：
2.1 用Verilog語言實現(xiàn)特定功能組合邏輯電路
2.2 用Verilog語言實現(xiàn)特定功能時序邏輯電路
2.3 頂層文件設計方法及模塊調(diào)用方法
2.4 測試激勵的編寫方法及仿真3. 實時硬件調(diào)試實戰(zhàn)訓練
本節(jié)通過實驗演示及學員動手相結(jié)合，是學員掌握FPGA實時調(diào)試工具——虛擬邏輯分析儀——的使用方法，提高FPGA調(diào)試測試的技能。
本節(jié)要點：
3.1 虛擬邏輯分析儀的原理及特點
3.2 使用虛擬邏輯分析儀進行調(diào)試的設計流程
3.3 Altera實戰(zhàn)：使用SignalTap進行實時硬件調(diào)試
3.4 Xilinx實戰(zhàn)：使用ChipScope進行實時硬件調(diào)試第三天學習目標 第三天的課程以SOPC系統(tǒng)概念為切入點，重點介紹FPGA EDS解決方案的體系結(jié)構(gòu)及硬件設計流程。圍繞軟核處理器、Avalon總線及外圍組件三個方面對SOPC的硬件結(jié)構(gòu)進行介紹。通過簡單實用的SOPC工程使學員掌握EDS/XPS工具的基本使用方法及硬件設計流程。1. SOPC系統(tǒng)基礎(chǔ)及典型解決方案
本節(jié)講授SOPC系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識及SOPC的構(gòu)成要素，介紹當前典型的幾種SOPC解決方案及優(yōu)缺點，使學員對SOPC有一個基本的認識。
本節(jié)要點：
1.1 SOPC構(gòu)成要素，典型軟核SOPC解決方案，典型硬核SOPC解決方案，SOPC系統(tǒng)優(yōu)缺點2. Altera NIOS II解決方案
本節(jié)基于Altera NIOS II軟核處理器，通過一個典型的工業(yè)數(shù)據(jù)采集SOPC系統(tǒng)工程，詳細介紹NIOS II SOPC解決方案的構(gòu)成要素。通過學習，學員將從整體上理解NIOS II SOPC解決方案的架構(gòu)和重要的構(gòu)成要素，學會使用原理圖和硬件描述語言的方式調(diào)用SOPC工程模塊。
本節(jié)要點：
2.1 一個典型的工業(yè)采集系統(tǒng)SOPC工程
2.2 NIOS II解決方案架構(gòu)，開發(fā)工具鏈
2.3 NIOS II 軟核處理器，Avalon總線，典型外設組件
2.4 NIOS II硬件抽象層HAL及系統(tǒng)庫
2.5 定制指令及定制組件
2.6 SOPC的時鐘與復位系統(tǒng)
2.7 NIOS II軟核系統(tǒng)的調(diào)用方法1. NIOS II解決方案的系統(tǒng)設計流程
本節(jié)為學員講述NIOS II解決方案的系統(tǒng)設計流程，通過學習學員可以從流程上清晰地理解SOPC設計的各個主要環(huán)節(jié)。
本節(jié)要點
： 1.1 NIOS II解決方案的系統(tǒng)設計流程
1.2 NIOS II解決方案的硬件設計流程
1.3 NIOS II解決方案的軟件設計流程
1.4 NIOS II解決方案的軟硬件下載流程2. SOPC Builder開發(fā)環(huán)境及使用方法
本節(jié)基于實驗平臺的一個SOPC小系統(tǒng)工程，介紹SOPC Builder工具環(huán)境的使用方法。學員可學會使用該工具建立SOPC系統(tǒng)，掌握該工具提供的主要功能。
本節(jié)要點：
2.1 實驗平臺上的一個SOPC小系統(tǒng)工程
2.2 NIOS II處理器的調(diào)用與配置
2.3 Avalon總線互聯(lián)方法
2.4 常用外設組件及調(diào)用及其配置
2.5 定制外設組件的實現(xiàn)方法
2.6 SOPC系統(tǒng)的地址及中斷
2.7 SOPC系統(tǒng)軟件設計初步3. SOPC Builder實戰(zhàn)訓練
本節(jié)由學員動手設計并實現(xiàn)一個簡單的處理器控制系統(tǒng)，在實踐中加深對SOPC硬件設計流程及常見組件的使用方法，熟練SOPC Builder工具的操作。
本節(jié)要點：
3.1 在FPGA開發(fā)板上組建一個簡單的處理器控制系統(tǒng)
3.2 SOPC Builder工具操作方法第四天
學習目標 第四天的課程以軟件開發(fā)及調(diào)試為主。通過第四天的學習，學員應掌握NIOS II SOPC系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程及相關(guān)工具，能夠針對不同的系統(tǒng)需求進行系統(tǒng)配置，并選擇或設計相應的API接口進行軟件開發(fā)。配合前三天講授的內(nèi)容，掌握SOPC系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設計設計。1. NIOS II解決方案的軟件架構(gòu)
本節(jié)主要講授NIOS II解決方案的軟件架構(gòu)，主要圍繞硬件抽象層，API和用戶應用程序三個方面進行介紹，使學員深入了解NIOS II解決方案的軟件設計要素。
本節(jié)要點：
1.1 軟件架構(gòu)，軟件開發(fā)工具鏈
1.2 HAL硬件抽象層
1.3 HAL API接口
1.4 用戶應用程序
1.5 標準系統(tǒng)庫，嵌入式操作系統(tǒng)2. NIOS II IDE開發(fā)環(huán)境及使用方法
本節(jié)為學員介紹NIOS II IDE軟件及其工具鏈的使用方法，按照SOPC軟件設計流程對重要的設計步驟進行講解，使學員學會使用NIOS II IDE工具，了解SOPC軟件設計及調(diào)試方法。
本節(jié)要點：
2.1 系統(tǒng)工程向?qū)Ъ澳０?br> 2.2 系統(tǒng)庫及用戶工程的管理與配置
2.3 SOPC軟件設計方法
2.4 SOPC軟硬件協(xié)同調(diào)試方法
2.5 SOPC軟件的固化方法3.NIOS II IDE實戰(zhàn)訓練
本節(jié)由學員動手在前一天設計的簡單的處理器控制系統(tǒng)上添加軟件功能，理解SOPC系統(tǒng)中軟件實現(xiàn)方法和硬件實現(xiàn)方法的區(qū)別，掌握SOPC軟件設計及調(diào)試方法，熟練NIOS II IDE工具的操作。
本節(jié)要點：
3.1 在組建的簡單處理器控制系統(tǒng)上添加軟件工程
3.2 NIOS II IDE工具操作方法1. SOPC軟件工程實例分析
本節(jié)基于典型的工業(yè)數(shù)據(jù)采集SOPC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，為學員介紹常見的SOPC外圍組件的軟件控制方法，介紹自定義外圍組件的HAL設計及API封裝方法，使學員具備開發(fā)SOPC外圍接口的能力。
本節(jié)要點：
1.1 常見外圍組件的軟件控制方法
1.2 用戶自定義組件的HAL設計及API封裝方法2. SOPC系統(tǒng)綜合訓練
本節(jié)提出一個SOPC系統(tǒng)需求，要求學員設計一個圖像顯示系統(tǒng)的SOPC結(jié)構(gòu)，并在實驗平臺上實現(xiàn)。通過這個綜合訓練，使學員融會貫通的使用SOPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、FPGA硬件設計、SOPC軟硬件協(xié)同設計等方法。具備從需求到實現(xiàn)的設計開發(fā)能力。
本節(jié)要點：
2.1 SOPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
2.2 FPGA硬件設計
2.3 SOPC軟硬件協(xié)同設計
2.4 SOPC工具鏈使用3. 課程總結(jié)與展望
本節(jié)將回顧四天SOPC課程的主要內(nèi)容，幫助學員總結(jié)課程的要點和課程培訓中常見的問題，同時為學員介紹進一步學習SOPC系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容和資源。
