中科信軟FPGA應用設計初級培訓

課程背景

FPGA的初學者設計了這個課程，著重介紹FPGA技術基礎、Verilog語言及基于嵌入式軟核處理器的SOPC系統(tǒng)設計方法。

 

課程目標

     1.熟悉FPGA典型器件型號及結(jié)構(gòu)
    2.熟練FPGA設計流程及開發(fā)方法
    3.掌握Verilog語言設計方法
    4.掌握狀態(tài)機設計方法
    5.掌握FPGA的仿真及調(diào)試方法
    6.熟練SOPC系統(tǒng)設計流程
    7.掌握NIOS II/Microblaze硬件系統(tǒng)設計方法
    8.掌握NIOS II/Microblaze軟件系統(tǒng)設計方法
    9.掌握自定義組件的硬件設計、驅(qū)動設計、及軟件設計方法
    10.掌握嵌入式軟核系統(tǒng)的調(diào)試方法
    11.掌握FPGA常用接口的設計方法
    12.掌握相關開發(fā)工具的使用方法

 

課程內(nèi)容

 

1. FPGA典型應用及解決方案
   本節(jié)將介紹FPGA在不同領域應用的優(yōu)勢，幫助學員了解FPGA的應用場合及常見的解決方案。

2. FPGA典型器件型號及結(jié)構(gòu)
   本節(jié)將介紹主流FPGA廠商的傳統(tǒng)、主流及**型號的器件特點，幫助學員掌握幾種**常見的FPGA器件的結(jié)構(gòu)，

了解**的FPGA器件型號特點，掌握FPGA器件選型的原則和方法。

3. FPGA設計流程及開發(fā)方法
   本節(jié)圍繞FPGA的設計流程，介紹主流FPGA廠商的開發(fā)工具鏈，重點講授關鍵設計環(huán)節(jié)的工具特點，使學員掌握

FPGA設計流程的各個環(huán)節(jié)及對應的開發(fā)方法。

 

4. FPGA實驗平臺介紹
   本節(jié)簡要介紹課程使用的實驗開發(fā)平臺：紅色颶風系列開發(fā)板，對其資源配置、設計理念、使用方法等進行介

紹，使學員具備在此實驗平臺開展FPGA設計開發(fā)的基礎。

 

5. 解剖一個典型的FPGA工程
   本節(jié)以一個典型的FPGA工程為基礎，手把手為學員講授FPGA工程中的關鍵要素，要素的設計方法及作用。幫助

學員迅速掌握FPGA開發(fā)的主要環(huán)節(jié)。

 

6. 實戰(zhàn)訓練
   本節(jié)由學員動手，在FPGA實驗平臺上完成**個FPGA工程設計。學員根據(jù)實驗手冊一步一步的完成一個功能直

觀步驟完整的FPGA設計，總結(jié)在FPGA設計過程中常見的錯誤和問題。

7. FPGA設計輸入方法
   本節(jié)針對FPGA開發(fā)過程中的主要工作——設計輸入——進行詳細分析，幫助學員掌握常見設計輸入方法，仿真

激勵文件設計方法，理解硬件描述語言的可綜合設計風格。

8. FPGA常用資源結(jié)構(gòu)特點及調(diào)用方法
   本節(jié)將學習FPGA器件的工藝結(jié)構(gòu)，詳細介紹FPGA的各種邏輯資源特點及調(diào)用方法，幫助學員深刻理解FPGA的各

種內(nèi)部資源，為系統(tǒng)的進行FPGA開發(fā)打下基礎。

9. 有限狀態(tài)機設計
   本節(jié)講授數(shù)字系統(tǒng)設計中**常見的結(jié)構(gòu)設計方法——有限狀態(tài)機，通過學習學員將掌握狀態(tài)機設計中的狀態(tài)劃

分原則及硬件描述語言實現(xiàn)方法。

10. FPGA設計原則及常用設計技巧
   本節(jié)介紹FPGA設計中應遵循的設計原則和常用設計技巧，通過學習學員可從更高的層次上理解數(shù)字系統(tǒng)的設計

 

11. 設計輸入與驗證實戰(zhàn)訓練
   本節(jié)讓學員動手去完成既定的實驗任務，在實踐中掌握硬件描述語言的編寫方法及系統(tǒng)設計的模塊化設計方法

 

12. 實時硬件調(diào)試實戰(zhàn)訓練

本節(jié)通過實驗演示及學員動手相結(jié)合，是學員掌握FPGA實時調(diào)試工具——虛擬邏輯分析儀——的使用方法，提

高FPGA調(diào)試測試的技能。

13. SOPC系統(tǒng)基礎及典型解決方案
   本節(jié)講授SOPC系統(tǒng)的基礎知識及SOPC的構(gòu)成要素，介紹當前典型的幾種SOPC解決方案及優(yōu)缺點，使學員對SOPC

有一個基本的認識。

14. Altera NIOS II解決方案
   本節(jié)基于Altera NIOS II軟核處理器，通過一個典型的工業(yè)數(shù)據(jù)采集SOPC系統(tǒng)工程，詳細介紹NIOS II SOPC解

決方案的構(gòu)成要素。通過學習，學員將從整體上理解NIOS II SOPC解決方案的架構(gòu)和重要的構(gòu)成要素，學會使用原

理圖和硬件描述語言的方式調(diào)用SOPC工程模塊。
 

 

15. NIOS II解決方案的系統(tǒng)設計流程
   本節(jié)為學員講述NIOS II解決方案的系統(tǒng)設計流程，通過學習學員可以從流程上清晰地理解SOPC設計的各個主要

環(huán)節(jié)。
 

 

16. SOPC Builder開發(fā)環(huán)境及使用方法
   本節(jié)基于實驗平臺的一個SOPC**小系統(tǒng)工程，介紹SOPC Builder工具環(huán)境的使用方法。學員可學會使用該工具

建立SOPC系統(tǒng)，掌握該工具提供的主要功能。

17. SOPC Builder實戰(zhàn)訓練
   本節(jié)由學員動手設計并實現(xiàn)一個簡單的處理器控制系統(tǒng)，在實踐中加深對SOPC硬件設計流程及常見組件的使用

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和用戶應用程序三個方面進行介紹，使

學員深入了解NIOS II解決方案的軟件設計要素。
 

 

19. NIOS II IDE開發(fā)環(huán)境及使用方法
   本節(jié)為學員介紹NIOS II IDE軟件及其工具鏈的使用方法，按照SOPC軟件設計流程對重要的設計步驟進行講解，

使學員學會使用NIOS II IDE工具，了解SOPC軟件設計及調(diào)試方法。

20. NIOS II IDE實戰(zhàn)訓練
   本節(jié)由學員動手在前一天設計的簡單的處理器控制系統(tǒng)上添加軟件功能，理解SOPC系統(tǒng)中軟件實現(xiàn)方法和硬件

實現(xiàn)方法的區(qū)別，掌握SOPC軟件設計及調(diào)試方法，熟練NIOS II IDE工具的操作。

21. SOPC軟件工程實例分析
   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)，為學員介紹常見的SOPC外圍組件的軟件控制方法，介紹自

定義外圍組件的HAL設計及API封裝方法，使學員具備開發(fā)SOPC外圍接口的能力。
 

 

 

22. SOPC系統(tǒng)綜合訓練
   本節(jié)提出一個SOPC系統(tǒng)需求，要求學員設計一個圖像顯示系統(tǒng)的SOPC結(jié)構(gòu)，并在實驗平臺上實現(xiàn)。通過這個綜

合訓練，使學員融會貫通的使用SOPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、FPGA硬件設計、SOPC軟硬件協(xié)同設計等方法。具備從需求到實

現(xiàn)的設計開發(fā)能力。

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