 課程背景 FPGA系統設計初級和中級班 |
FPGA系統設計初級班培訓課程主要幫助學員盡快掌握 CPLD/FPGA 的開發流程和設計方法，以工程實踐為例，循序漸進的學習FPGA的集成開發環境，開發流程以及硬件電路設計等知識。每次課程都配有相關實戰訓練，每個實戰訓練題目都可以在Cyclone(颶風系列)的FPGA硬件平臺上進行下載驗證。通過實戰，學員可以更好的理解消化課堂知識，工程實踐水平會得到迅速提高。 |
| 課程目標 |
培養學員迅速掌握和使用CPLD/FPGA數字系統開發工具、開發流程，能夠獨立進行初步的FPGA系統設計。經過培訓，學員可以掌握HDL語言的初步開發能力，并且解決FPGA產品開發過程中的常見問題，掌握基于FPGA的設計和調試方法。 |
| 培養對象 |
FPGA系統的軟件和硬件開發工程師；電子類專業的大學生和研究生；電子產品設計愛好者。 |
| 入學要求 |
學員學習本課程應具備下列基礎知識：
◆電路系統的基本概念。 |
| 班級規模及環境 |
|
為了保證培訓效果，增加互動環節，我們堅持小班授課，每期報名人數限3到5人，多余人員安排到下一期進行。 |
| 上課時間和地點 |
上課地點：【上�！浚和瑵髮W(滬西)/新城金郡商務樓(11號線白銀路站) 【深圳分部】：電影大廈(地鐵一號線大劇院站)/深圳大學成教院 【北京分部】：北京中山學院/福鑫大樓 【南京分部】：金港大廈(和燕路) 【武漢分部】：佳源大廈（高新二路） 【成都分部】：領館區1號（中和大道） 【沈陽分部】：沈陽理工大學/六宅臻品 【鄭州分部】：鄭州大學/錦華大廈 【石家莊分部】：河北科技大學/瑞景大廈
最近開課時間(周末班/連續班/晚班）：FPGA初級和中級班開課時間：2025年3月10日 |
| 學時 |
◆課時： 請咨詢客服
◆外地學員：代理安排食宿（需提前預定）
☆注重質量
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| 質量保障 |
1、培訓過程中，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；
2、培訓結束后免費提供半年的技術支持，充分保證培訓后出效果；
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| 師資團隊 |
◆【趙老師】
FPGA課程金牌講師，項目經驗非常豐富，15年FPGA/DSP系統硬件開發工作經驗。熟悉整個EDA設計流程，熟練使用Alter、Xinlinx,ModelSim開發工具，精通Verilog
HDL語言和VHDL語言，精通Nios II EDS/SOPC、、IP核、PCI PLX 9054數據采集卡等開發。
◆【陳老師】
資深FPGA開發工程師,FPGA培訓課程金牌講師，有8年的FPGA和DSP系統硬件開發經驗,最近4年來一直從事視頻和圖像處理領域的高速DSP系統硬、軟件和FPGA系統的設計和開發，具有非常豐富的高速系統設計經驗，精通TI公司的C6000系列高速DSP和Altera公司的全系列FPGA/CPLD。
更多師資力量請參見曙海師資團隊，請點擊這兒查看。 |
| 課程進度安排 |
| 課程大綱（本教學方案有兩種語言版本，如果學員想學VHDL語言編程，我們可根據要求調整） |
第一階段 |
第一階段的課程主要幫助學員了解FPGA系統設計的基礎知識，掌握FPGA最小系統硬件電路設計方法，學會操作QuartusII軟件來完成FPGA的設計和開發。 |
1.可編程邏輯設計技術簡介
2.下一代可編程邏輯設計技術展望
3.可編程邏輯器件硬件上的四大發展趨勢
4.EDA軟件設計方法及發展趨勢
5.FPGA的設計流程
6.FPGA的常用開發工具
7.FPGA的基本結構
8.主流低成本FPGA Cyclone
9.新一代低成本FPGA Cyclone II
10.FPGA芯片的選型策略詳解
11.FPGA關鍵電路的設計（最小電路設計）：
11.1 FPGA管腳設計
11.2 下載配置與調試接口電路設計
11.3 RS-232串口
11.4 字符型液晶顯示器接口電路設計
11.5 電源電路設計
11.6 復位電路設計
11.7 撥碼開關電路設計
11.8 i2c總線電路設計
11.9 時鐘電路設計
11.10 圖形液晶電路設計
12.Alter FPGA的結構
12.1 Alter 高密度FPGA-Stratix的結構、內部邏輯單元及接口
12.2 Alter 主流低成本FPGA-Cyclone,Cyclone
II 的結構、內部邏輯單元及接口
12.3 Alter FPGA的布線策略
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1. 實戰一：在Altera的FPGA開發板上運行一個接口實驗程序-交通燈的設計實現，如何控制Red,Green,Yellow燈在南北東西各個方向的交替運作。
訓練課題：“交通燈的設計實現”
實驗要點：
1.1 Quartus II工程創建及屬性設置
1.2 Quartus II源文件設計輸入方式
1.3 Quartus II約束設計
1.4 Quartus II工程編譯
1.5 Quartus II功能仿真
1.6 Quartus II時序仿真
1.7 Quartus II硬件下載 |
第二階段 |
熟練掌握硬件描述語言(Verilog
HDL)是FPGA工程師的基本要求。通過本節課程的學習，學員可以了解目前最流行的Verilog HDL語言的基本語法，掌握Verilog
HDL語言中最常用的基本語法。通過本節課程學習，學員可以設計一些簡單的FPGA程序，掌握組合邏輯和時序邏輯電路的設計方法。通過實戰訓練，學員可以對Verilog
HDL語言有更深入的理解和認識。 |
1.Verilog
HDL語言簡介
2.Verilog HDL語言邏輯系統
3.Verilog HDL操作數和操作符
4.Verilog HDL和VHDL語言的對比
5.Verilog HDL循環語句
6.Verilog HDL程序的基本結構
7.Verilog HDL語言的數據類型和運算符
8.Verilog HDL語言的賦值語句和塊語，阻塞和非阻塞賦值語句的區別
9.Verilog HDL語言的條件語句，包括IF語句和CASE語句的典型應用
10.Verilog HDL語言的其他常用語句
11.Verilog HDL語言實現組合邏輯電路
12.Verilog HDL語言實現時序邏輯電路
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1. 實戰訓練二：
訓練課題：“多路選擇器的設計”
實驗要點：
1.1 Quartus II軟件操作
1.2 組合邏輯電路設計實現
1.3 IF語句和CASE語句的使用
2. 實戰訓練三：
訓練課題：“跑馬燈設計實現”
實驗要點：
2.1 Quartus II軟件操作
2.2 時序邏輯電路設計實現
2.3 分頻原理和實現方法
3. 實戰訓練四：
訓練課題：“７段數碼管測試實驗-以動態掃描方式在８位數碼管“同時”顯示０-７”
實驗要點：
3.1 Quartus II軟件操作
3.2 了解如何按一定的頻率輪流向各個數碼管的COM端送出低電平，同時送出對應的數據給各段。
3.3 介紹多個數碼管動態顯示的方法。 |
第三階段 |
雖然利用第二階段課程學到的HDL基本語法可以完成大部分的FPGA功能，但相對復雜的FPGA系統設計中，如果能夠合理的應用Verilog
HDL的高級語法結構，可以達到事半功倍的效果。通過第三天課程的學習，學員可以掌握任務（TASK），函數（FUNCTION）和有限狀態機（FSM）的設計方法，可以更好的掌握FPGA的設計技術。此外，本節課程還介紹了QuartusII軟件的兩個常用的高級工具－SignalTAP，可以提高FPGA設計和調試的效率。 |
1.
TASK和FUNCTION語句的應用場合
2. Verilog HDL高級語法結構－任務（TASK）
3. Verilog HDL高級語法結構－任務（FUNCTION）
4. 有限狀態機(FSM)的設計原理及其代碼風格
5. 邏輯綜合的原則以及可綜合的代碼設計風格
6. SignalTap II在線邏輯分析儀使用方法
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1. 實戰訓練五：
訓練課題：“典型狀態機設計實例”
實驗要點：
1.1 FSM設計方法
1.2 狀態機的編碼（Binary、gray-code、one-hot等）
1.3 狀態機的初始化狀態和默認狀態（完整狀態機設計）
1.4 狀態機的狀態定義風格
1.5 狀態機的編寫風格
2. 實戰訓練六：
訓練課題：“撥碼開關設計實驗”
實驗要點：
2.1 Quartus II輸入方式
2.2 SignalTap II在線調試
2.3 了解撥碼開關的工作原理及電路設計
3. 實戰訓練七：
訓練課題：“矩陣鍵盤設計實驗”
實驗要點：
3.1 Quartus II原理圖輸入方式
3.2 了解矩陣鍵盤的工作原理及電路設計
4. 實戰訓練八：SignalTap II邏輯分析儀實驗
4.1 SignalTap II邏輯分析儀分析流程
4.2 SignalTap II邏輯分析儀使用技巧
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第四階段 |
隨著FPGA芯片的性能和密度不斷提高,
基于FPGA的SOPC系統正在逐漸成熟并且在很多領域得到了應用。第四階段課程主要給學員介紹Altera公司基于NIOSII軟核的SoPC系統設計流程和方法。通過硬件開發板上的SoPC系統設計實驗，學員能夠體會SoPC技術給系統設計帶來的靈活性。最后通過FPGA綜合設計實驗，學員完成對四天學習內容的回顧和總結。 |
1.
基于FPGA系統組成原理和典型方案
2. Altera公司的解決方案
3. FPGA的編程思想的總結
4. FPGA硬件開發的思路
5. FPGA調試方法 |
1. 實戰訓練九：
訓練課題：“存儲器讀寫測試”
實驗要點：
2.1 FPGA調試方法
2.2 FPGA軟件開發流程
2. 實戰訓練十：
訓練課題：“FPGA綜合設計實驗”
訓練內容： 針對一個綜合性實驗題目，學員獨立完成需求分析，結構設計，代碼設計，仿真驗證和程序下載固化。
實驗要點： |
第五階段 |
1.實戰訓練十一：
訓練課題：“數碼管進位與刷新綜合設計實驗”
步驟一、詳細一個鋪墊性實驗，通過它講解數碼管各種進位的方法，與進位代碼的編寫，其中注意：
a.數碼管整體刷新和數碼管動態掃描顯示的區別和聯系，怎樣編寫代碼
b.編程中注意FPGA的精髓：并行運行
c.注意在傳遞數據的過程中，采用什么方法比較好
步驟二、學員自己編寫一個數字時鐘程序
a.訓練學員舉一反三的能力
b.注意一些特殊用法
步驟三、總結學員的出錯原因，給出解決方法
2.實戰訓練十二：
訓練課題：“蜂鳴器怎樣演奏音樂，怎樣演奏梁祝的曲子”
步驟一、詳細一個鋪墊性實驗，通過它講解怎樣通過分頻來實現音階和音調，其中注意：
a.狀態機的高級用法
b.怎樣分頻
c.注意在傳遞數據的過程中，采用什么方法比較好
步驟二、學員自己編寫一個數字時鐘程序
a.訓練學員舉一反三的能力
b.注意一些特殊用法
步驟三、總結學員的出錯原因，給出解決方法
3.實戰訓練十三：
1. 內容的回顧與難點消化，解疑答惑
2.編程中舉一反三和融匯貫通訓練
3. FPGA的程序固化方法 |
第六階段 |
知識詳解：
1.字符型液晶顯示原理
2.圖形液晶顯示原理
3.液晶顯示原理詳解
4.I2C協議原理與編程 |
1. 實戰訓練十四：
訓練課題：1602字符型液晶顯示實驗
訓練內容： 通過實驗充分理解字符型液晶的顯示原理，是怎樣通過代碼體現的，針對一個綜合性實驗題目，學員獨立完成需求分析，結構設計，代碼設計，仿真。
2. 實戰訓練十五：
訓練課題：“128x64圖形液晶顯示實驗”
訓練內容： 通過實驗充分理解字圖形液晶的顯示原理，是怎樣通過代碼體現的針對一個綜合性實驗題目，學員獨立完成需求分析，結構設計，代碼設計，仿真。
３. 實戰訓練十六：
訓練課題：“I2C讀寫EEPROM實驗”
訓練內容： 通過實驗充分理解I2C協議原理，用I2C協議實現對EEPROM的讀寫操作，演示是怎樣通過代碼體現的針對一個綜合性實驗題目，學員獨立完成需求分析，結構設計，代碼設計，仿真。 |
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