FPGA應(yīng)用設(shè)計(jì)初級(jí)培訓(xùn)課程
課程背景
FPGA的初學(xué)者設(shè)計(jì)了這個(gè)課程，著重介紹FPGA技術(shù)基礎(chǔ)、Verilog語(yǔ)言及基于嵌入式軟核處理器的SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
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課程目標(biāo)
???? 1.熟悉FPGA典型器件型號(hào)及結(jié)構(gòu)
??? 2.熟練FPGA設(shè)計(jì)流程及開(kāi)發(fā)方法
??? 3.掌握Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法
??? 4.掌握狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)方法
??? 5.掌握FPGA的仿真及調(diào)試方法
??? 6.熟練SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
??? 7.掌握NIOS II/Microblaze硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
??? 8.掌握NIOS II/Microblaze軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
??? 9.掌握自定義組件的硬件設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、及軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方法
??? 12.掌握相關(guān)開(kāi)發(fā)工具的使用方法
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課程內(nèi)容
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1. FPGA典型應(yīng)用及解決方案
?? 本節(jié)將介紹FPGA在不同領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)員了解FPGA的應(yīng)用場(chǎng)合及常見(jiàn)的解決方案。
2. FPGA典型器件型號(hào)及結(jié)構(gòu)
?? 本節(jié)將介紹主流FPGA廠(chǎng)商的傳統(tǒng)、主流及最新型號(hào)的器件特點(diǎn)，幫助學(xué)員掌握幾種最常見(jiàn)的FPGA器件的結(jié)構(gòu)，
了解最新的FPGA器件型號(hào)特點(diǎn)，掌握FPGA器件選型的原則和方法。
3. FPGA設(shè)計(jì)流程及開(kāi)發(fā)方法
?? 本節(jié)圍繞FPGA的設(shè)計(jì)流程，介紹主流FPGA廠(chǎng)商的開(kāi)發(fā)工具鏈，重點(diǎn)講授關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工具特點(diǎn)，使學(xué)員掌握
FPGA設(shè)計(jì)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)及對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)方法。
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4. FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹
?? 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹課程使用的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)：紅色颶風(fēng)系列開(kāi)發(fā)板，對(duì)其資源配置、設(shè)計(jì)理念、使用方法等進(jìn)行介
紹，使學(xué)員具備在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展FPGA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。
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5. 解剖一個(gè)典型的FPGA工程
?? 本節(jié)以一個(gè)典型的FPGA工程為基礎(chǔ)，手把手為學(xué)員講授FPGA工程中的關(guān)鍵要素，要素的設(shè)計(jì)方法及作用。幫助
學(xué)員迅速掌握FPGA開(kāi)發(fā)的主要環(huán)節(jié)。
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6. 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練
?? 本節(jié)由學(xué)員動(dòng)手，在FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成第一個(gè)FPGA工程設(shè)計(jì)。學(xué)員根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)一步一步的完成一個(gè)功能直
觀(guān)步驟完整的FPGA設(shè)計(jì)，總結(jié)在FPGA設(shè)計(jì)過(guò)程中常見(jiàn)的錯(cuò)誤和問(wèn)題。
7. FPGA設(shè)計(jì)輸入方法
?? 本節(jié)針對(duì)FPGA開(kāi)發(fā)過(guò)程中的主要工作——設(shè)計(jì)輸入——進(jìn)行詳細(xì)分析，幫助學(xué)員掌握常見(jiàn)設(shè)計(jì)輸入方法，仿真
激勵(lì)文件設(shè)計(jì)方法，理解硬件描述語(yǔ)言的可綜合設(shè)計(jì)風(fēng)格。
8. FPGA常用資源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及調(diào)用方法
?? 本節(jié)將學(xué)習(xí)FPGA器件的工藝結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹FPGA的各種邏輯資源特點(diǎn)及調(diào)用方法，幫助學(xué)員深刻理解FPGA的各
種內(nèi)部資源，為系統(tǒng)的進(jìn)行FPGA開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。
9. 有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
?? 本節(jié)講授數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法——有限狀態(tài)機(jī)，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)員將掌握狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)中的狀態(tài)劃
分原則及硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)方法。
10. FPGA設(shè)計(jì)原則及常用設(shè)計(jì)技巧
?? 本節(jié)介紹FPGA設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則和常用設(shè)計(jì)技巧，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)員可從更高的層次上理解數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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11. 設(shè)計(jì)輸入與驗(yàn)證實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練
?? 本節(jié)讓學(xué)員動(dòng)手去完成既定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在實(shí)踐中掌握硬件描述語(yǔ)言的編寫(xiě)方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊化設(shè)計(jì)方法
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12. 實(shí)時(shí)硬件調(diào)試實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練
本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示及學(xué)員動(dòng)手相結(jié)合，是學(xué)員掌握FPGA實(shí)時(shí)調(diào)試工具——虛擬邏輯分析儀——的使用方法，提
高FPGA調(diào)試測(cè)試的技能。
13. 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(shí)及SOPC的構(gòu)成要素，介紹當(dāng)前典型的幾種SOPC解決方案及優(yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)員對(duì)SOPC
有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。
14. Altera NIOS II解決方案
?? 本節(jié)基于Altera NIOS II軟核處理器，通過(guò)一個(gè)典型的工業(yè)數(shù)據(jù)采集SOPC系統(tǒng)工程，詳細(xì)介紹NIOS II SOPC解
決方案的構(gòu)成要素。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)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(xué)會(huì)使用原
理圖和硬件描述語(yǔ)言的方式調(diào)用SOPC工程模塊。
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15. NIOS II解決方案的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
?? 本節(jié)為學(xué)員講述NIOS II解決方案的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)員可以從流程上清晰地理解SOPC設(shè)計(jì)的各個(gè)主要
環(huán)節(jié)。
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16. SOPC Builder開(kāi)發(fā)環(huán)境及使用方法
?? 本節(jié)基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)SOPC最小系統(tǒng)工程，介紹SOPC Builder工具環(huán)境的使用方法。學(xué)員可學(xué)會(huì)使用該工具
建立SOPC系統(tǒng)，掌握該工具提供的主要功能。
17. SOPC Builder實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練
?? 本節(jié)由學(xué)員動(dòng)手設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的處理器控制系統(tǒng)，在實(shí)踐中加深對(duì)SOPC硬件設(shè)計(jì)流程及常見(jiàn)組件的使用
方法，熟練SOPC Builder工具的操作。
18. 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(hù)應(yīng)用程序三個(gè)方面進(jìn)行介紹，使
學(xué)員深入了解NIOS II解決方案的軟件設(shè)計(jì)要素。
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19. NIOS II IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境及使用方法
?? 本節(jié)為學(xué)員介紹NIOS II IDE軟件及其工具鏈的使用方法，按照SOPC軟件設(shè)計(jì)流程對(duì)重要的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行講解，
使學(xué)員學(xué)會(huì)使用NIOS II IDE工具，了解SOPC軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試方法。
20. NIOS II IDE實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練
?? 本節(jié)由學(xué)員動(dòng)手在前一天設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)方法和硬件
實(shí)現(xiàn)方法的區(qū)別，掌握SOPC軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試方法，熟練NIOS II IDE工具的操作。
21. SOPC軟件工程實(shí)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(xué)員介紹常見(jiàn)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(shè)計(jì)及API封裝方法，使學(xué)員具備開(kāi)發(fā)SOPC外圍接口的能力。
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22. SOPC系統(tǒng)綜合訓(xùn)練
?? 本節(jié)提出一個(gè)SOPC系統(tǒng)需求，要求學(xué)員設(shè)計(jì)一個(gè)圖像顯示系統(tǒng)的SOPC結(jié)構(gòu)，并在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這個(gè)綜
合訓(xùn)練，使學(xué)員融會(huì)貫通的使用SOPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、FPGA硬件設(shè)計(jì)、SOPC軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)等方法。具備從需求到實(shí)
現(xiàn)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。
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