《从零开始大战FPGA》FPGA就业入门课

EETOP 2022-09-25 12:19

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从零开始大战FPGA


引子:

本课程为“从零开始大战FPGA”系列课程的基础篇。课程通俗易懂、逻辑性强、示例丰富,课程中尤其强调在设计过程中对“时序”和“逻辑”的把控,以及硬件描述语言与硬件电路相对应的“硬件思维”。本课程所使用硬件编程语言为Verilog,示例分别在Xilinx和Intel(Altera)开发板,基于ISE、Vivado和Quartus II软件进行演示。


通过本课程学习,可以让初学者透过表面看到FPGA设计技术的实质,快速进入FPGA设计领域,为掌握FPGA高级设计技术打下基础,发展个人兴趣,实现个人理想,助创新创业一臂之力。


主讲人:姜佩贺,哈尔滨工业大学博士,曾就职于某机器人行业顶尖企业。多年来一直从事FPGA开发及相关工作,具有丰富的FPGA实践和授课经验。


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课程简介:

近年来,FPGA技术发展迅速,其高度的灵活性,使其在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等领域得到越来越广泛的应用,已俨然成为数字系统的核心。特别是在当前人工智能、大数据、云计算火爆的背景下,FPGA迎来了又一个春天。


电子工程师精通FPGA已是对电子工程师的最基本要求。同时,FPGA工程师也是IC设计公司迫切需要的人才。业内人士认为,目前FPGA/IC设计行业至少有20-30万的人才缺口,而且还在持续增加。这主要有两方面的原因:一是目前高校的专业设置很少涉及FPGA和IC设计的课程,即使有也是偏重于理论,因此企业很难招聘到实战型人才;二是FPGA和IC设计需要硬件环境和大量的实践来积累经验。如果没有适当的指导,需要走很多弯路。


本课程是一线高校教师和资深工程师的经验总结,包含从入门到精通的各个知识体系,囊括“基础篇、语法篇、实践篇、工具篇、提高篇”等内容。课程尤其强调在设计过程中对“时序”和“逻辑”的把控,以及硬件描述语言与硬件电路对应的“硬件思维”。


本课程所使用硬件编程语言为Verilog语言,在课程中,示例分别基于ISE、Vivado和Quartus II软件,分别在Xilinx和Altera开发板进行演示,其中开发板为自行设计。由于Verilog语言的通用性,所将讲授内容及所有示例也适用于其他FPGA硬件平台。


通过本课程学习,可以让初学者透过表面看到FPGA设计技术的实质,快速进入FPGA设计领域,为掌握FPGA高级设计技术打下基础。此外,在“大众创业、万众创新”的背景下,希望本课程的推出,能够帮助你发展个人兴趣,实现个人理想,助创新创业一臂之力。

适用对象:

  • 期望涉足FPGA领域的初学者;

  • 在校生自学提高,方便进入IC领域,获取高薪;

  • 有一定基础但没有系统学习过FPGA的相关人员;

  • 不同阶段的学习者可以有所选择听取不同阶段的课程。

课程目标:

本课程具有完整的知识体系,涵盖从入门到精通的各个知识环节。通过本课程的学习,能够帮助初学者透过表面看到FPGA设计技术的实质,更快速进入FPGA设计领域,达到初级工程师水平;能够帮助没有系统学习过FPGA知识的学习者,系统掌握FPGA知识,成为“正规军”;能够帮助有一定基础的工程师,进一步提高FPGA设计水平。

开发平台:

本课程所使用的演示平台为自行设计,包含两块核心板和一块扩展板,核心板分别基于Xilinx Spartan 6 LX9和Altera Cyclone IV系列FPGA,扩展板通用。由于Verilog语言的通用性,所将讲授内容及所有示例也适用于其他FPGA硬件平台。

课程内容:


基础篇:

本部分内容包含3讲,分别为“基础知识与课程介绍”、“数字电路基础知识”和“全局总览及简单实验”。在“基础知识与课程介绍”中,介绍了FPGA的基本概念、应用领域、开发流程、设计工具及课程介绍;在“数字电路基础知识”中,复习了数字电路的相关知识,讲授了组合逻辑电路、时序逻辑电路的特点,列举了常用的组合和时序逻辑电路,着重分析了数字系统的构成和波形图的绘制分析方法;在“全局总览及简单实验”,以3-8译码器为例子,演示了代码编写、modelsim仿真、综合下载的全过程,以方便学员从全局把控所学知识的架构。


语法篇:

本部分内容包含3讲,分别为“基础知识与课程介绍”、“数字电路基础知识”和“全局总览及简单实验”。在“基础知识与课程介绍”中,介绍了FPGA的基本概念、应用领域、开发流程、设计工具及课程介绍;在“数字电路基础知识”中,复习了数字电路的相关知识,讲授了组合逻辑电路、时序逻辑电路的特点,列举了常用的组合和时序逻辑电路,着重分析了数字系统的构成和波形图的绘制分析方法;在“全局总览及简单实验”,以3-8译码器为例子,演示了代码编写、modelsim仿真、综合下载的全过程,以方便学员从全局把控所学知识的架构。


工具篇:

本部分将介绍gvim的使用,modelsim的命令行仿真,debussy的波形查看,QuartusII中的SignalTap II、ISE中的ChipScope等工具的使用。


实践篇:

本部分将对开发板上所有的外设进行驱动。在实践中,以专题的形式讲授有限状态机、IP核的调用、FPGA内部构成等知识。


提高篇:

本部分将针对跨时钟域问题、FPGA设计原则与操作技巧、速度优化、面积优化、时序分析等知识进行讲解,并且选取相关高阶实验进行设计和演示。

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