培訓(xùn)對象：
課程適合于使用Xilinx FPGA器件進行科研和產(chǎn)品開發(fā)的具有中等水平的工程技術(shù)人員，也適合于相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域具有相當(dāng)水平的教師和研究生。參加學(xué)習(xí)的學(xué)員只需要具有數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識即可完成本課程的學(xué)習(xí)。
課程目標(biāo)：
1.掌握基本的FPGA硬件電路設(shè)計，包括FPGA和外設(shè)電路設(shè)計原則。
2.掌握FPGA外設(shè)開發(fā)基本技能，包括HDL編程、ISE和PlanAhead軟件的使用。
3.掌握FPGA常用外設(shè)接口的設(shè)計與實現(xiàn)，包括RS232、I2C、SPI、USB和以太網(wǎng)接口。
4.掌握高速ADC、DAC原理及其驅(qū)動電路的設(shè)計與實現(xiàn)以及高速視頻ADC、DAC 接口設(shè)計。
5.掌握高速串行接口實現(xiàn)方案，重點學(xué)習(xí)Xilinx FPGA內(nèi)嵌的Rocket I/O、GTP和GTX硬核的使用方法。
6.掌握Rapid IO、PCI-E等主流高速總線的工作原理、解決方案和對應(yīng)電路設(shè)計以及驅(qū)動編寫。
7.掌握SRAM、DDR I/II SDRAM、Flash等存儲器的工作原理、接口電路以及對應(yīng)的驅(qū)動設(shè)計。
教學(xué)大綱
基于Xilinx FPGA的硬件電路和數(shù)字接口課程主要包括7個主題
主題1：Xilinx FPGA設(shè)計基礎(chǔ)
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
掌握FPGA數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)的基本知識，包括HDL語言、FPGA結(jié)構(gòu)以及ISE軟件的基本操作，具備基本的FPGA編程能力，為后續(xù)的開發(fā)做好準(zhǔn)備。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
一、掌握Xilinx FPGA開發(fā)與設(shè)計的基本軟、硬知識
1．學(xué)習(xí)以FPGA為核心處理模塊的系統(tǒng)設(shè)計思想，同時掌握FPGA數(shù)字系統(tǒng)中各類接口電路的設(shè)計方法。
2．介紹Xilinx 6和7系列FPGA和之前Xilinx芯片的不同以及Xilinx FPGA最新的接口類型。
3．學(xué)習(xí)FPGA開發(fā)流程以及相應(yīng)的ISE和PlanAhead軟件操作基礎(chǔ)，重點闡述最新版本ISE軟件的創(chuàng)新設(shè)計理念。
4．ISE開發(fā)流程簡述；
5．重點剖析PlanAhead開發(fā)流程以及在接口開發(fā)中的方法和主要特色；
主題2：基本接口的設(shè)計和實現(xiàn)
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
學(xué)習(xí)常用外設(shè)接口的硬件電路設(shè)計以及相應(yīng)的實現(xiàn)方式。介紹的接口包括RS485、RS232、I2C、SPI、USB和以太網(wǎng)接口，使得學(xué)員能夠掌握FPGA應(yīng)用系統(tǒng)中大多數(shù)外設(shè)接口的設(shè)計與實現(xiàn)的方法和技能。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
一、基本接口的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和HDL代碼實現(xiàn)
1．RS232接口的FPGA設(shè)計方法；
2．I2C接口的FPGA設(shè)計方法；
3．SPI接口的FPGA設(shè)計方法；
4．USB接口的FPGA設(shè)計方法。
5．以太網(wǎng)接口的FPGA設(shè)計方法，以及對應(yīng)的驅(qū)動和協(xié)議棧處理。
主題3：ADC/DAC接口專題
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
學(xué)習(xí)高速ADC、DAC原理及其驅(qū)動電路的設(shè)計與實現(xiàn)，包括視頻專用編解碼芯片與通用的高速ADC/DAC芯片。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
1．通用高速ADC、DAC選型考慮以及評價、應(yīng)用基礎(chǔ)；
2．通用高速ADC、DAC芯片的采樣定理、電路設(shè)計以及接口驅(qū)動的HDL實現(xiàn)；
3．掌握視頻解碼與編碼芯片的接口設(shè)計技巧，以及對ITU656數(shù)據(jù)格式解碼；
4．掌握音頻接口ADC、DAC的工作原理以及電路設(shè)計和相應(yīng)的驅(qū)動代碼設(shè)計；
1．掌握高速視頻VGA DAC 接口設(shè)計方法和相應(yīng)驅(qū)動；
主題4：SERDES接口專題
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
學(xué)習(xí)高速串行接口的實現(xiàn)方案以及相應(yīng)的電路和驅(qū)動代碼設(shè)計，重點掌握Xilinx FPGA內(nèi)嵌的Rocket I/O、GTP和GTX硬核的使用方法。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
1．掌握高速串行接口的工作原理、常用解決方案及其對應(yīng)的電路設(shè)計和FPGA驅(qū)動代碼的編寫；
2．Xilinx GTP Serdes模塊的特征和使用方法；
1．Xilinx SERDES開發(fā)示例。
主題5：Rapid IO接口專題
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
學(xué)習(xí)Rapid IO的實現(xiàn)方案以及關(guān)鍵點，重點掌握基于Xilinx FPGA的Rapid IO開發(fā)流程與方法。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
1．掌握Rapid IO接口的工作原理、常用解決方案及其對應(yīng)的電路設(shè)計和FPGA驅(qū)動代碼的編寫；
1．Xilinx Rapid IO開發(fā)示例。
主題6：PCI-E和千兆以太網(wǎng)接口專題
學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)PCI-E和千兆以太網(wǎng)的實現(xiàn)方案以及關(guān)鍵點，重點掌握基于Xilinx FPGA的PCI-E和千兆以太網(wǎng)的開發(fā)流程與方法。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
1．掌握PCI-E接口的工作原理、常用解決方案及其對應(yīng)的電路設(shè)計和FPGA驅(qū)動代碼的編寫；
2．Xilinx PCI-E開發(fā)示例。
3．掌握千兆以太網(wǎng)接口的工作原理、常用解決方案及其對應(yīng)的電路設(shè)計和FPGA驅(qū)動代碼的編寫；Xilinx 千兆以太網(wǎng)開發(fā)示例。
主題7：存儲器設(shè)計專題
學(xué)習(xí)目標(biāo)?
學(xué)習(xí)存儲器接口電路的設(shè)計和實現(xiàn)。課程內(nèi)容主要包括SRAM、SDR SDRAM、DDR 2/3 SDRAM、Flash等存儲器的工作原理、接口電路以及對應(yīng)的驅(qū)動設(shè)計。
學(xué)習(xí)內(nèi)容?
1．源同步設(shè)計方法以及FPGA內(nèi)部跨時鐘域設(shè)計技巧。
2．?dāng)?shù)字系統(tǒng)的時鐘解決方案（DCM/PLL、時鐘芯片），LVDS和LVPEL等差分傳輸標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。
3．SRAM接口的電路設(shè)計和HDL代碼實現(xiàn)。
4．MIG（Memory Interface Generator）IP Core的使用。
5．DDR2/DDR3 MIG開發(fā)講解；
6．DDR2板級開發(fā)演示實例。
7．基于7系列的高速存儲接口設(shè)計方案