FPGA系統設計高級班

stst158

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課程背景
        FPGA系統設計高級班主要是介紹FPGA系統開(kāi)發(fā)中的高級技巧，深入探討如何提高FPGA設計的性能，如何優(yōu)化設計規模，進(jìn)而設計出高性能低成本的產(chǎn)品。同時(shí)介紹了FPGA和DSP芯片構成的高性能協(xié)同計算系統的軟/硬件設計技術(shù)。課程中會(huì )結合實(shí)際的工程設計代碼講解并行設計技術(shù)，流水線(xiàn)設計技術(shù)等實(shí)用技巧，幫助學(xué)員短時(shí)間內理解和掌握這些高級技巧，并可以盡快應用到工程項目中去。

    課程目標
        本課程主要針對具備一定基礎的學(xué)員，幫助學(xué)員快速提高技能，使之能夠運用高級技巧快速自主地設計復雜FPGA系統或者FPGA和DSP協(xié)同工作的系統。

    培養對象
        具備一年左右的FPGA系統或者硬件系統開(kāi)發(fā)設計經(jīng)驗的工程師，或者具有一定基礎的電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生和研究生。

    入學(xué)要求
        學(xué)員學(xué)習本課程應具備下列基礎知識：
        ◆已經(jīng)參加過(guò)FPGA應用設計初級班的學(xué)習，或者了解FPGA的開(kāi)發(fā)設計流程；
        ◆具備一定的FPGA設計基礎，熟悉VHDL或者Verilog HDL語(yǔ)言。
        ☆合格學(xué)員免費頒發(fā)相關(guān)資格證書(shū)，提升您的職業(yè)資質(zhì)
        作為最早專(zhuān)注于嵌入式培訓的專(zhuān)業(yè)機構，曙海嵌入式學(xué)院提供的證書(shū)得到本行業(yè)的廣泛認
        可，學(xué)員的能力得到大家的認同。
        ☆合格學(xué)員免費推薦工作

    班級規模及環(huán)境
       為了保證培訓效果，增加互動(dòng)環(huán)節，我們堅持小班授課，每期報名人數限5人，多余人員安排到下一期進(jìn)行。
    時(shí)間地點(diǎn)
上課地點(diǎn)：華東師范大學(xué)／銀城大廈（上海市，地鐵3號線(xiàn)或4號線(xiàn)金沙江路站旁）
最近開(kāi)班有周末班/連續班/晚班
   本課程每期班限額5名，報滿(mǎn)即停止報名，請提前在線(xiàn)或電話(huà)預約               
               
    上課地點(diǎn)：地址：深圳市羅湖區桂園路2號電影大廈A座2205
                                    （地鐵一號線(xiàn)大劇院站D出口旁，桂園路和解放路交叉口,近地王大廈）
    熱線(xiàn)：0755-61280252 25912501
     傳真：0755-25912501
      郵編：518001
     信箱:qianru2@hotmail.com
       客服QQ:812773398

    學(xué)時(shí)和費用
　    ◆課時(shí)： 共9天,72學(xué)時(shí)
        ◆外地學(xué)員：代理安排食宿（需提前預定）
    最新優(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(shí)報選《FPGA應用設計初級班》，即享受300元現金優(yōu)惠!

    質(zhì)量保障
        1、培訓過(guò)程中，如有部分內容理解不透或消化不好，可免費在以后培訓班中重聽(tīng)；
        2、培訓結束后免費提供一個(gè)月的技術(shù)支持，充分保證培訓后出效果；
        3、培訓合格學(xué)員可享受免費推薦就業(yè)機會(huì )。

    課程進(jìn)度安排
課程大綱
（本教學(xué)方案有兩種語(yǔ)言版本，如果學(xué)員想學(xué)VHDL語(yǔ)言編程，我們可根據要求調整）  
第一階段

目標      1.掌握FPGA系統設計的三個(gè)基本原則及三種常用技巧
     2. 掌握QuartusII軟件三類(lèi)典型IP核
     3.ModelSim SE仿真驗證技巧，學(xué)會(huì )設計測試激勵文件-Testbench

  1. 三個(gè)設計基本原則，包括面積和速度的平衡互換原則，硬件可實(shí)現原則和同步設計原則。
2. 三個(gè)個(gè)常用操作技巧，包括乒乓操作，串并轉換操作和流水線(xiàn)操作等技巧。
3.掌握PS2協(xié)議，掌握時(shí)鐘線(xiàn)和數據線(xiàn)是如何控制數據的讀寫(xiě)的。
4. 三個(gè)常用IP模塊使用，包括片上的存儲器（DPRAM、FIFO、ROM），鎖相環(huán)（PLL）和串行收發(fā)器（SERDES）等。
5. FPGA設計仿真驗證的原理和方法
6. ModelSim SE仿真驗證技巧
7. 仿真測試文件（Testbench）的設計方法
8. ModelSim軟件的使用技巧
9. 基于模型的系統仿真平臺構建方法
10. 異步SRAM的操作時(shí)序

  1. 實(shí)戰訓練一：
   訓練課題：“FPGA片上雙口RAM乒乓讀寫(xiě)操作”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    1.1  ModelSim軟件工程創(chuàng )建
    1.2  ModelSim軟件進(jìn)行功能仿真（前仿真）
    1.3  ModelSim軟件進(jìn)行時(shí)序仿真（后仿真）
    1.4  FPGA片上雙口RAM存儲器的操作時(shí)序設計
    1.5  乒乓操作技巧
    1.6  鎖相環(huán)（PLL）的使用
    1.7  測試文件（Testbench）的設計方法
2. 實(shí)戰訓練二：
   訓練課題：“異步SRAM存儲器讀寫(xiě)操作”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    2.1  ModelSim SE軟件操作技巧演練
    2.2  SRAM存儲器的操作時(shí)序設計
    2.3  基于模型的系統仿真方法

第二階段


JPEG2000 FPGA設計理論與實(shí)踐
1. JPEG標準概述
1.1 圖象技術(shù)基礎
1.2 YUV與RGB的區別
1.3 JPEG標準框架
2. JPEG DCT模塊概述與實(shí)踐
2.1 之字掃描原理與實(shí)現
2.2 8X8的變換原理
2.3 DCT余弦變換的實(shí)現與調試
3. JPEG 量化模塊概述與實(shí)踐
3.1 量化的作用和原理
3.2 對量化表系數的處理和應用
3.3 量化運算的實(shí)現
4. JPEG 熵編碼模塊概述與實(shí)踐
4.1 Huffman編碼原理
4.2 Huffman編碼的verilog實(shí)現與仿真
5. JPEG 總體設計與仿真
5.1 JPEG2000編碼的verilog總體實(shí)現與仿真
5.2 設計下載與chipscope調試

第三階段

H.264視頻處理 FPGA 設計理論與實(shí)踐
1. H.264標準學(xué)習與研究
1.1 運動(dòng)圖象處理的基本技術(shù)
1.2 H.264框架結構
2. H.264中圖像預處理De-interlace HDL設計實(shí)踐
2.1 FIR濾波原理
2.2 De-interlace查值處理的verilog代碼實(shí)現與調試
3. H.264中圖像預處理中值濾波 HDL 設計實(shí)踐
3.1 圖像預處理中的高斯白噪聲的處理原理
3.2 3X3中值濾波處理的verilog實(shí)現與仿真

第四階段
目標     1.掌握采集ADC的數據的方法和技巧
    2.掌握從RS232接口向PC傳送采集到的數據的方法。
    3.FPGA和DSP結合使用的方法。

  1. AD/DA轉換器接口設計
    1.1  選擇正確的時(shí)鐘采樣邊沿
    1.2  選擇適合的同步頭檢測方法
    1.3  選擇有效的緩存策略
2. 利用FPGA實(shí)現RS-232C串行接口
    2.1  RS-232C接口通訊原理和相關(guān)電氣標準
    2.2  RS-232C的通訊協(xié)議的要點(diǎn)
    2.3  TxD,RxD是怎樣控制數據傳輸的
    2.4  RS-232C接口的原理圖剖析
    2.5  軟件和硬件握手的相關(guān)概念
3. 典型實(shí)例分析一：數字變焦系統設計
    3.1  設計需求分析和功能定義
    3.2  工作原理分析
    3.3  數學(xué)公式簡(jiǎn)化
    3.4  算法優(yōu)化
    3.5  HDL代碼設計優(yōu)化
    3.6  FPGA內部結構設計和優(yōu)化
    3.7  硬件實(shí)現
    3.8  性能評估和產(chǎn)品定型等
4. FPGA和DSP處理器聯(lián)合應用的領(lǐng)域，視頻、圖像、人臉識別，指紋識別 　 的等領(lǐng)域的現狀及發(fā)展前景。
5. HPI接口的分析，以及FPGA如何利用HPI接口對DSP進(jìn)行控制。
6. 詳細剖析DSP進(jìn)行圖像處理的關(guān)鍵技術(shù)（圖像編碼解碼技術(shù)，圖像處理的相關(guān)算法）
7. 案例分析：高清視頻處理系統之圖像閾值變換算法，及其達到的效果

  1. 實(shí)戰訓練三：
   訓練課題：“RS232C接口和PC主機的雙向傳輸實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    1.1  掌握RxD,TxD怎樣控制數據傳輸的
    1.2  掌握RS232C通訊原理、設計實(shí)現和硬件握手和軟件握手的概念
    1.3 通過(guò)RS232接口，FPGA向PC主機發(fā)送字符串， PC主機向FPGA發(fā)送數據，并使數據顯示在數碼管上。
2. 實(shí)戰訓練四：
   訓練課題：“AD數據采集系統設計”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    2.1  AD轉換器與FPGA接口設計
    2.2  片上雙口RAM的乒乓緩存
    2.3  FPGA與PC的通信
3. 實(shí)戰訓練五：
   訓練課題：“視頻圖像采集實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    3.1  掌握編碼解碼芯片的工作原理
    3.2 掌握視頻圖像處理解決方案，所要用到的接口、器件和原理
    3.3 DSP進(jìn)行視頻圖像處理的流程。
4. 實(shí)戰訓練六：
   訓練課題：“視頻圖像處理的相關(guān)算法之一----圖像反色實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    4.1  了解圖像反色的原理和應用領(lǐng)域
    4.2  了解圖像反色的相關(guān)算法
5. 實(shí)戰訓練七：
   訓練課題：“視頻圖像處理的相關(guān)算法之二----圖像閾值變換實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    5.1  了解圖像閾值變換的原理和應用領(lǐng)域
    5.2  了解圖像閾值變換的相關(guān)算法

第五階段  
  1.PS2鍵盤(pán)鼠標協(xié)議詳解
2.USB協(xié)議詳解  
3. 實(shí)戰訓練八：
   訓練課題：“PS2接口鍵盤(pán)、鼠標實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    2.1  ModelSim SE軟件操作技巧演練
    2.2  PS2接口操作時(shí)序設計
    2.3  基于模型的系統仿真方法
4. 實(shí)戰訓練九：
   訓練課題：“USB讀寫(xiě)實(shí)驗”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    2.1  ModelSim SE軟件操作技巧演練
    2.2  PS2接口操作時(shí)序設計
    2.3  基于模型的系統仿真方法  
第六階段  
  此部分代碼含固件代碼和 HDL 的控制代碼，PC 機軟件使用 Cypress 自帶的 Control Panel。驅動(dòng)使用 Cypress 公司提供的驅動(dòng)（含源代碼） 。主要實(shí)現，FX2 固件里面設置 FX2處于 GPIF 模式，Mars-EDA 核心模塊 CPLD/FPGA 實(shí)現 GPIF 接口的外圍配合作用。PC 機傳過(guò)來(lái)的數據使用數碼管顯示，PC 機讀取得數據由 CPLD/FPGA 產(chǎn)生提供。
  1. 實(shí)戰訓練十：
   訓練課題：“GPIF 接口測試”
   實(shí)驗要點(diǎn)：
    2.1  ModelSim SE軟件操作技巧演練
    2.2  GPIF接口操作時(shí)序設計
    2.3  基于模型的系統仿真方法  
第七階段
目標 基于PCI接口的FPGA系統設計案例班主要通過(guò)PCI數據采集卡的完整案例，介紹基于FPGA的數據采集系統開(kāi)發(fā)中的主要技術(shù)。課程中會(huì )結合實(shí)際的工程設計代碼，詳細講解PCI接口協(xié)議， PCI接口芯片－PLX9054的設計方法，FPGA和PLX9054的通訊原理和實(shí)現方法以及PCI卡的驅動(dòng)程序設計等。
    授課內容  
第一篇 設計需求分析與功能定義
系統工作原理分析  
第二篇 PCI接口芯片PCI9054與FPGA的接口設計  
PCI卡的驅動(dòng)程序設計  
第三篇 主機應用程序和驅動(dòng)程序的接口設計  
FPGA內部結構設計  
第四篇 硬件系統實(shí)現  
樣機的調試方法和技巧  
第五篇 FPGA與PCI9054協(xié)同設計  
設計與測試技巧
第六篇 PCI9054接口芯片的C模式管腳定義和總線(xiàn)操作
中斷，PCI配置寄存器詳解，本地配置寄存器詳解，DMA寄存器詳解
第七篇 PCI設備設計方案
ASIC方案，PCI IP核，PCI接口芯片
第八篇 產(chǎn)品穩定性和可靠性測試
產(chǎn)品定型和設計文檔備案
實(shí)驗一 開(kāi)發(fā)PCI采集卡調試環(huán)境的建立
熟練掌握開(kāi)發(fā)軟件和調試軟件
實(shí)驗二 嵌入式邏輯分析儀Signal TAP II使用
掌握Signal TAPII相關(guān)操作技巧和時(shí)序分析
實(shí)驗三 PCI接口的DMA數據讀寫(xiě)
掌握PCI設備DMA方式進(jìn)行硬件設計，驅動(dòng)設計的技巧
實(shí)驗四 LED燈控制實(shí)驗
掌握PCI設備輸入/輸出方式進(jìn)行硬件設計，驅動(dòng)設計的技巧