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FPGA系统设计高级班

课程背景
        FPGA系统设计高级班主要是介绍FPGA系统开发中的高级技巧，深入探讨如何提高FPGA设计的性能，如何优化设计规模，进而设计出高性能低成本的产品。同时介绍了FPGA和DSP芯片构成的高性能协同计算系统的软/硬件设计技术。课程中会结合实际的工程设计代码讲解并行设计技术，流水线设计技术等实用技巧，帮助学员短时间内理解和掌握这些高级技巧，并可以尽快应用到工程项目中去。

    课程目标
        本课程主要针对具备一定基础的学员，帮助学员快速提高技能，使之能够运用高级技巧快速自主地设计复杂FPGA系统或者FPGA和DSP协同工作的系统。

    培养对象
        具备一年左右的FPGA系统或者硬件系统开发设计经验的工程师，或者具有一定基础的电子类专业的大学生和研究生。

    入学要求
        学员学习本课程应具备下列基础知识：
        ◆已经参加过FPGA应用设计初级班的学习，或者了解FPGA的开发设计流程；
        ◆具备一定的FPGA设计基础，熟悉VHDL或者Verilog HDL语言。
        ☆合格学员免费颁发相关资格证书，提升您的职业资质
        作为最早专注于嵌入式培训的专业机构，曙海嵌入式学院提供的证书得到本行业的广泛认
        可，学员的能力得到大家的认同。
        ☆合格学员免费推荐工作

    班级规模及环境
       为了保证培训效果，增加互动环节，我们坚持小班授课，每期报名人数限5人，多余人员安排到下一期进行。
    时间地点

上课地点：华东师范大学／银城大厦（上海市，地铁3号线或4号线金沙江路站旁）
最近开班有周末班/连续班/晚班
本课程每期班限额5名，报满即停止报名，请提前在线或电话预约


    学时和费用
　    ◆课时： 共9天,72学时

        ◆外地学员：代理安排食宿（需提前预定）
    最新优惠
      
　　　◆团体报名优惠措施：两人95折优惠，三人或三人以上9折优惠
        　同时报选《FPGA应用设计初级班》，即享受300元现金优惠!

    质量保障
        1、培训过程中，如有部分内容理解不透或消化不好，可免费在以后培训班中重听；
        2、培训结束后免费提供一个月的技术支持，充分保证培训后出效果；
        3、培训合格学员可享受免费推荐就业机会。

    课程进度安排
课程大纲

（本教学方案有两种语言版本，如果学员想学VHDL语言编程，我们可根据要求调整）  
第一阶段

目标      1.掌握FPGA系统设计的三个基本原则及三种常用技巧
     2. 掌握QuartusII软件三类典型IP核
     3.ModelSim SE仿真验证技巧，学会设计测试激励文件-Testbench

  1. 三个设计基本原则，包括面积和速度的平衡互换原则，硬件可实现原则和同步设计原则。
2. 三个个常用操作技巧，包括乒乓操作，串并转换操作和流水线操作等技巧。
3.掌握PS2协议，掌握时钟线和数据线是如何控制数据的读写的。
4. 三个常用IP模块使用，包括片上的存储器（DPRAM、FIFO、ROM），锁相环（PLL）和串行收发器（SERDES）等。
5. FPGA设计仿真验证的原理和方法
6. ModelSim SE仿真验证技巧
7. 仿真测试文件（Testbench）的设计方法
8. ModelSim软件的使用技巧
9. 基于模型的系统仿真平台构建方法
10. 异步SRAM的操作时序

  1. 实战训练一：
   训练课题：“FPGA片上双口RAM乒乓读写操作”
   实验要点：
    1.1  ModelSim软件工程创建
    1.2  ModelSim软件进行功能仿真（前仿真）
    1.3  ModelSim软件进行时序仿真（后仿真）
    1.4  FPGA片上双口RAM存储器的操作时序设计
    1.5  乒乓操作技巧
    1.6  锁相环（PLL）的使用
    1.7  测试文件（Testbench）的设计方法
2. 实战训练二：
   训练课题：“异步SRAM存储器读写操作”
   实验要点：
    2.1  ModelSim SE软件操作技巧演练
    2.2  SRAM存储器的操作时序设计
    2.3  基于模型的系统仿真方法

第二阶段


JPEG2000 FPGA设计理论与实践
1. JPEG标准概述

1.1 图象技术基础
1.2 YUV与RGB的区别
1.3 JPEG标准框架

2. JPEG DCT模块概述与实践
2.1 之字扫描原理与实现
2.2 8X8的变换原理
2.3 DCT余弦变换的实现与调试

3. JPEG 量化模块概述与实践
3.1 量化的作用和原理
3.2 对量化表系数的处理和应用
3.3 量化运算的实现

4. JPEG 熵编码模块概述与实践
4.1 Huffman编码原理
4.2 Huffman编码的verilog实现与仿真

5. JPEG 总体设计与仿真
5.1 JPEG2000编码的verilog总体实现与仿真
5.2 设计下载与chipscope调试

第三阶段

H.264视频处理 FPGA 设计理论与实践

1. H.264标准学习与研究

1.1 运动图象处理的基本技术
1.2 H.264框架结构

2. H.264中图像预处理De-interlace HDL设计实践
2.1 FIR滤波原理
2.2 De-interlace查值处理的verilog代码实现与调试

3. H.264中图像预处理中值滤波 HDL 设计实践
3.1 图像预处理中的高斯白噪声的处理原理
3.2 3X3中值滤波处理的verilog实现与仿真

第四阶段
目标     1.掌握采集ADC的数据的方法和技巧
    2.掌握从RS232接口向PC传送采集到的数据的方法。
    3.FPGA和DSP结合使用的方法。

  1. AD/DA转换器接口设计
    1.1  选择正确的时钟采样边沿
    1.2  选择适合的同步头检测方法
    1.3  选择有效的缓存策略
2. 利用FPGA实现RS-232C串行接口
    2.1  RS-232C接口通讯原理和相关电气标准
    2.2  RS-232C的通讯协议的要点
    2.3  TxD,RxD是怎样控制数据传输的
    2.4  RS-232C接口的原理图剖析
    2.5  软件和硬件握手的相关概念
3. 典型实例分析一：数字变焦系统设计
    3.1  设计需求分析和功能定义
    3.2  工作原理分析
    3.3  数学公式简化
    3.4  算法优化
    3.5  HDL代码设计优化
    3.6  FPGA内部结构设计和优化
    3.7  硬件实现
    3.8  性能评估和产品定型等
4. FPGA和DSP处理器联合应用的领域，视频、图像、人脸识别，指纹识别 　 的等领域的现状及发展前景。
5. HPI接口的分析，以及FPGA如何利用HPI接口对DSP进行控制。
6. 详细剖析DSP进行图像处理的关键技术（图像编码解码技术，图像处理的相关算法）
7. 案例分析：高清视频处理系统之图像阈值变换算法，及其达到的效果

  1. 实战训练三：
   训练课题：“RS232C接口和PC主机的双向传输实验”
   实验要点：
    1.1  掌握RxD,TxD怎样控制数据传输的
    1.2  掌握RS232C通讯原理、设计实现和硬件握手和软件握手的概念
    1.3 通过RS232接口，FPGA向PC主机发送字符串， PC主机向FPGA发送数据，并使数据显示在数码管上。
2. 实战训练四：
   训练课题：“AD数据采集系统设计”
   实验要点：
    2.1  AD转换器与FPGA接口设计
    2.2  片上双口RAM的乒乓缓存
    2.3  FPGA与PC的通信
3. 实战训练五：
   训练课题：“视频图像采集实验”
   实验要点：
    3.1  掌握编码解码芯片的工作原理
    3.2 掌握视频图像处理解决方案，所要用到的接口、器件和原理
    3.3 DSP进行视频图像处理的流程。
4. 实战训练六：
   训练课题：“视频图像处理的相关算法之一----图像反色实验”
   实验要点：
    4.1  了解图像反色的原理和应用领域
    4.2  了解图像反色的相关算法
5. 实战训练七：
   训练课题：“视频图像处理的相关算法之二----图像阈值变换实验”
   实验要点：
    5.1  了解图像阈值变换的原理和应用领域
    5.2  了解图像阈值变换的相关算法


第五阶段  
  1.PS2键盘鼠标协议详解
2.USB协议详解  
3. 实战训练八：
   训练课题：“PS2接口键盘、鼠标实验”
   实验要点：
    2.1  ModelSim SE软件操作技巧演练
    2.2  PS2接口操作时序设计
    2.3  基于模型的系统仿真方法
4. 实战训练九：
   训练课题：“USB读写实验”
   实验要点：
    2.1  ModelSim SE软件操作技巧演练
    2.2  PS2接口操作时序设计
    2.3  基于模型的系统仿真方法  
第六阶段  
  此部分代码含固件代码和 HDL 的控制代码，PC 机软件使用 Cypress 自带的 Control Panel。驱动使用 Cypress 公司提供的驱动（含源代码） 。主要实现，FX2 固件里面设置 FX2处于 GPIF 模式，Mars-EDA 核心模块 CPLD/FPGA 实现 GPIF 接口的外围配合作用。PC 机传过来的数据使用数码管显示，PC 机读取得数据由 CPLD/FPGA 产生提供。
  1. 实战训练十：
   训练课题：“GPIF 接口测试”
   实验要点：
    2.1  ModelSim SE软件操作技巧演练
    2.2  GPIF接口操作时序设计
    2.3  基于模型的系统仿真方法  
第七阶段
目标 基于PCI接口的FPGA系统设计案例班主要通过PCI数据采集卡的完整案例，介绍基于FPGA的数据采集系统开发中的主要技术。课程中会结合实际的工程设计代码，详细讲解PCI接口协议， PCI接口芯片－PLX9054的设计方法，FPGA和PLX9054的通讯原理和实现方法以及PCI卡的驱动程序设计等。
    授课内容  
第一篇 设计需求分析与功能定义
系统工作原理分析  
第二篇 PCI接口芯片PCI9054与FPGA的接口设计  
PCI卡的驱动程序设计  
第三篇 主机应用程序和驱动程序的接口设计  
FPGA内部结构设计  
第四篇 硬件系统实现  
样机的调试方法和技巧  
第五篇 FPGA与PCI9054协同设计  
设计与测试技巧
第六篇 PCI9054接口芯片的C模式管脚定义和总线操作
中断，PCI配置寄存器详解，本地配置寄存器详解，DMA寄存器详解
第七篇 PCI设备设计方案
ASIC方案，PCI IP核，PCI接口芯片
第八篇 产品稳定性和可靠性测试
产品定型和设计文档备案
实验一 开发PCI采集卡调试环境的建立
熟练掌握开发软件和调试软件
实验二 嵌入式逻辑分析仪Signal TAP II使用
掌握Signal TAPII相关操作技巧和时序分析
实验三 PCI接口的DMA数据读写
掌握PCI设备DMA方式进行硬件设计，驱动设计的技巧
实验四 LED灯控制实验
掌握PCI设备输入/输出方式进行硬件设计，驱动设计的技巧

]]> http://www.wucan.net/default.asp?id=9 officeoffice@126.com(admin) Sun,11 Oct 2009 14:05:10 +0800 http://www.wucan.net/default.asp?id=9         FPGA系统设计初级班培训课程主要帮助学员尽快掌握 CPLD/FPGA 的开发流程和设计方法，以工程实践为例，循序渐进的学习FPGA的集成开发环境，开发流程以及硬件电路设计等知识。每次课程都配有相关实战训练，每个实战训练题目都可以在Cyclone(飓风系列)的FPGA硬件平台上进行下载验证。通过实战，学员可以更好的理解消化课堂知识，工程实践水平会得到迅速提高。

    课程目标
        培养学员迅速掌握和使用CPLD/FPGA数字系统开发工具、开发流程，能够独立进行初步的FPGA系统设计。经过培训，学员可以掌握HDL语言的初步开发能力，并且解决FPGA产品开发过程中的常见问题，掌握基于FPGA的嵌入式系统（NIOSII）的设计和调试方法。

    培养对象
        FPGA系统的软件和硬件开发工程师；电子类专业的大学生和研究生；电子产品设计爱好者。

    入学要求
        学员学习本课程应具备下列基础知识：
        ◆电路系统的基本概念。

    班级规模及环境
       为了保证培训效果，增加互动环节，我们坚持小班授课，每期报名人数限5人，多余人员安排到下一期进行。
    上课时间和地点
上课地点：华东师范大学／银城大厦（上海市，地铁3号线或4号线金沙江路站旁）
最近开班有周末班/连续班/晚班
    学时
　    ◆课时： 共12天,96学时

        ◆外地学员：代理安排食宿（需提前预定）
        ☆合格学员免费颁发相关资格证书，提升您的职业资质
        作为最早专注于嵌入式培训的专业机构，曙海嵌入式学院提供的证书得到本行业的广泛认
        可，学员的能力得到大家的认同。
        ☆合格学员免费推荐工作  
    最新优惠
       ◆团体报名优惠措施：两人95折优惠，三人或三人以上9折优惠
　　　同时报选《FPGA应用设计高级班》，即享受400元现金优惠!

    质量保障
        1、培训过程中，如有部分内容理解不透或消化不好，可免费在以后培训班中重听；
        2、培训结束后免费提供一个月的技术支持，充分保证培训后出效果；
        3、培训合格学员可享受免费推荐就业机会。

    课程进度安排
课程大纲（本教学方案有两种语言版本，如果学员想学VHDL语言编程，我们可根据要求调整）
第一阶段

    第一阶段的课程主要帮助学员了解FPGA系统设计的基础知识，掌握FPGA最小系统硬件电路设计方法，学会操作QuartusII软件来完成FPGA的设计和开发。

1.可编程逻辑设计技术简介
2.下一代可编程逻辑设计技术展望
3.可编程逻辑器件硬件上的四大发展趋势
4.EDA软件设计方法及发展趋势
5.FPGA的设计流程
6.FPGA的常用开发工具
7.FPGA的基本结构
8.主流低成本FPGA Cyclone
9.新一代低成本FPGA Cyclone II
10.FPGA芯片的选型策略详解
11.FPGA关键电路的设计（最小电路设计）：
    11.1  FPGA管脚设计
    11.2  下载配置与调试接口电路设计
    11.3  高速SDRAM存储器接口电路设计
    11.4  异步SRAM（ASRAM）存储器接口电路设计
    11.5  FLASH存储器接口电路设计
    11.6  开关、按键与发光LED电路设计
    11.7  VGA接口电路设计
    11.8  PS/2鼠标及键盘接口电路设计
    11.9  RS-232串口
    11.10  字符型液晶显示器接口电路设计
    11.11  USB2.0接口芯片CY7C68013电路设计
    11.12  电源电路设计
    11.13  复位电路设计
    11.14  拨码开关电路设计
    11.15  i2c总线电路设计
    11.16  时钟电路设计
    11.17  图形液晶电路设计
12.Alter FPGA的结构
    12.1  Alter 高密度FPGA-Stratix的结构、内部逻辑单元及接口
    12.2  Alter 主流低成本FPGA-Cyclone,Cyclone II 的结构、内部逻辑单元及接口
    12.3  Alter FPGA的布线策略


1. 实战一：在Altera的FPGA开发板上运行一个接口实验程序-交通灯的设计实现，如何控制Red,Green,Yellow灯在南北东西各个方向的交替运作。

   训练课题：“交通灯的设计实现”
    实验要点：
    1.1  Quartus II工程创建及属性设置
    1.2  Quartus II源文件设计输入方式
    1.3  Quartus II约束设计
    1.4  Quartus II工程编译
    1.5  Quartus II功能仿真
    1.6  Quartus II时序仿真
    1.7  Quartus II硬件下载

第二阶段

    熟练掌握硬件描述语言(Verilog HDL)是FPGA工程师的基本要求。通过本节课程的学习，学员可以了解目前最流行的Verilog HDL语言的基本语法，掌握Verilog HDL语言中最常用的基本语法。通过本节课程学习，学员可以设计一些简单的FPGA程序，掌握组合逻辑和时序逻辑电路的设计方法。通过实战训练，学员可以对Verilog HDL语言有更深入的理解和认识。

1.Verilog HDL语言简介
2.Verilog HDL语言逻辑系统
3.Verilog HDL操作数和操作符
4.Verilog HDL和VHDL语言的对比
5.Verilog HDL循环语句
6.Verilog HDL程序的基本结构
7.Verilog HDL语言的数据类型和运算符
8.Verilog HDL语言的赋值语句和块语，阻塞和非阻塞赋值语句的区别
9.Verilog HDL语言的条件语句，包括IF语句和CASE语句的典型应用
10.Verilog HDL语言的其他常用语句
11.Verilog HDL语言实现组合逻辑电路
12.Verilog HDL语言实现时序逻辑电路


1. 实战训练二：
   训练课题：“多路选择器的设计”
    实验要点：
    1.1  Quartus II软件操作
    1.2  组合逻辑电路设计实现
    1.3  IF语句和CASE语句的使用
2. 实战训练三：
   训练课题：“跑马灯设计实现”
    实验要点：
    2.1  Quartus II软件操作
    2.2  时序逻辑电路设计实现
    2.3  分频原理和实现方法
3. 实战训练四：
   训练课题：“７段数码管测试实验-以动态扫描方式在８位数码管“同时”显示０-７”
   实验要点：
    3.1  Quartus II软件操作
    3.2  了解如何按一定的频率轮流向各个数码管的COM端送出低电平，同时送出对应的数据给各段。
    3.3  介绍多个数码管动态显示的方法。

第三阶段

    虽然利用第二阶段课程学到的HDL基本语法可以完成大部分的FPGA功能，但相对复杂的FPGA系统设计中，如果能够合理的应用Verilog HDL的高级语法结构，可以达到事半功倍的效果。通过第三天课程的学习，学员可以掌握任务（TASK），函数（FUNCTION）和有限状态机（FSM）的设计方法，可以更好的掌握FPGA的设计技术。此外，本节课程还介绍了QuartusII软件的两个常用的高级工具－SignalTAP和LogicLock，可以提高FPGA设计和调试的效率。

1. TASK和FUNCTION语句的应用场合
2. Verilog HDL高级语法结构－任务（TASK）
3. Verilog HDL高级语法结构－任务（FUNCTION）
4. 有限状态机(FSM)的设计原理及其代码风格
5. 逻辑综合的原则以及可综合的代码设计风格
6. SignalTap II在线逻辑分析仪使用方法
7. Logic Lock逻辑锁定工具使用技巧

1. 实战训练五：
   训练课题：“典型状态机设计实例”
   实验要点：
    1.1  FSM设计方法
    1.2  状态机的编码（Binary、gray-code、one-hot等）
    1.3  状态机的初始化状态和默认状态（完整状态机设计）
    1.4  状态机的状态定义风格
    1.5  状态机的编写风格
2. 实战训练六：
   训练课题：“拨码开关设计实验”
   实验要点：
    2.1  Quartus II原理图输入方式
    2.2  SignalTap II在线调试
    2.3 了解拨码开关的工作原理及电路设计
3. 实战训练七：
   训练课题：“矩阵键盘设计实验”
   实验要点：
    3.1  Quartus II原理图输入方式
    3.2 了解矩阵键盘的工作原理及电路设计

第四阶段

    随着FPGA芯片的性能和密度不断提高, 基于FPGA的SOPC系统正在逐渐成熟并且在很多领域得到了应用。第四阶段课程主要给学员介绍Altera公司基于NIOSII软核的SoPC系统设计流程和方法。通过硬件开发板上的SoPC系统设计实验，学员能够体会SoPC技术给系统设计带来的灵活性。最后通过FPGA综合设计实验，学员完成对四天学习内容的回顾和总结。

1. 基于FPGA的SOPC系统组成原理和典型方案
2. Altera公司的NIOS II 解决方案
3. 基于NIOS II的硬件系统设计流程
4. 基于NIOS II的软件系统设计流程
5. 基于NIOS II的软件系统调试方法

1. 实战训练八：
   训练课题：“存储器读写测试”
   实验要点：
    2.1  QuartusII SOPC Builder使用方法
    2.2  NIOSII IDE软件开发流程
    2.3  CFI接口FLASH芯片的读写方法
    2.4  NIOSII的CFI接口外设驱动调用方法

2. 实战训练九：
   训练课题：“FPGA综合设计实验”
   训练内容： 针对一个综合性实验题目，学员独立完成需求分析，结构设计，代码设计，仿真验证和程序下载固化。
   实验要点：
第五阶段
Alter的IP工具
1.IP的概念、Alter的IP
1.1 IP的概念
1.2 Alter可提供的 IP
1.3 Alter IP在设计中的作用
2.使用Alter的基本宏功能
2.定制基本的宏功能
2.1定制基本宏功能
2.2实现基本宏功能
2.3设计实例
3.使用Alter的IP核
3.1定制IP核
3.2实现IP核
3.3设计实例  
第六阶段
QUARTUS II 的常用辅助设计工具
1.I/O分配验证
1.1 I/O分配验证功能简介
1.2 I/O分配验证流程
1.3 用于I/O分配验证的输入
1.4 运行I/O分配验证
2. 功率分析
2.1Excel-base功率计算器
2.2Simulation-based功率估算
3.RTL阅读器
3.1RTL阅读器用户界面
3.2原理图的分页和模块层次的切换
3.3过滤原理图
3.4将原理图中的节点定位到源设计文件
3.5在原理图中查找节点或网线
3.6使用RTL阅读器分析设计中的问题
4.时序收敛平面布局规划器（Time Closure Floorplan）
4.1使用Time Closure Floorplan分析设计
4.2Time Closure Floorplan优化设计
5.Chip Editor底层编辑器
5.1Chip Editor功能详解
5.2使用Chip Editor的设计流程
5.3Chip Editor视图
5.4资源特性编辑器
5.5 Chip Editor的一般应用
6.工程更改管理(ECO)
6.1 ECO的应用范围
6.2 ECO的操作流程
6.3 使用Change Manager查看和管理更改
6.4 ECO验证
7.第三方EDA工具
7.1NativeLink与WYSIWYG
7.2 3种EDA工具的使用流程
7.3 QUARTUS II支持的第三方工具
8.综合的概念与Synplify/Synplify Pro综合工具
8.1Synplify Pro用户界面
8.2 Synplify Pro综合流程
8.3 Synplify Pro的其他综合技巧

第七阶段

    1.实战训练十：
   训练课题：“数码管进位与刷新综合设计实验”

    步骤一、详细一个铺垫性实验，通过它讲解数码管各种进位的方法，与进位代码的编写，其中注意：
　 a.数码管整体刷新和数码管动态扫描显示的区别和联系，怎样编写代码
　 b.编程中注意FPGA的精髓：并行运行
　 c.注意在传递数据的过程中，采用什么方法比较好
　步骤二、学员自己编写一个数字时钟程序
　 a.训练学员举一反三的能力
　 b.注意一些特殊用法
　步骤三、总结学员的出错原因，给出解决方法

    2.实战训练十一：

训练课题：“蜂鸣器怎样演奏音乐，怎样演奏梁祝的曲子”

    步骤一、详细一个铺垫性实验，通过它讲解怎样通过分频来实现音阶和音调，其中注意：
　 a.状态机的高级用法
　 b.怎样分频
　 c.注意在传递数据的过程中，采用什么方法比较好
    步骤二、学员自己编写一个数字时钟程序
　 a.训练学员举一反三的能力
　 b.注意一些特殊用法
    步骤三、总结学员的出错原因，给出解决方法

    3.实战训练十二：
    1. 内容的回顾与难点消化，解疑答惑
    2.编程中举一反三和融汇贯通训练
    3.  FPGA的程序固化方法  
第八阶段
知识详解：
    1.字符型液晶显示原理
    2.图形液晶显示原理
    3.彩色液晶显示原理详解，TFT 液晶显示原理详解
    4.UFB、STN、TFT比较  
1. 实战训练十二：
   训练课题：1602字符型液晶显示实验
   训练内容： 通过实验充分理解字符型液晶的显示原理，是怎样通过通过代码体现的，针对一个综合性实验题目，学员独立完成需求分析，结构设计，代码设计，仿真。

2. 实战训练十三：
   训练课题：“128x64图形液晶显示实验”
   训练内容： 通过实验充分理解字图形液晶的显示原理，是怎样通过通过代码体现的针对一个综合性实验题目，学员独立完成需求分析，结构设计，代码设计，仿真。  
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