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FPGA系统设计简介
课程背景
FPGA系统设计高级班主要是介绍FPGA系统开发中的高级技巧，深入探讨如何提高FPGA设计的性能，如何优化设计规模，进而设计出高性能低成本的产品。同时介绍了FPGA和DSP芯片构成的高性能协同计算系统的软/硬件设计技术。课程中会结合实际的工程设计代码讲解并行设计技术，流水线设计技术等实用技巧，帮助学员短时间内理解和掌握这些高级技巧，并可以尽快应用到工程项目中去。
课程目标
本课程主要针对具备一定基础的学员，帮助学员快速提高技能，使之能够运用高级技巧快速自主地设计复杂FPGA系统或者FPGA和DSP协同工作的系统。
培养对象
具备一年左右的FPGA系统或者硬件系统开发设计经验的工程师，或者具有一定基础的电子类专业的大学生和研究生。
入学要求
学员学习本课程应具备下列基础知识：
◆已经参加过FPGA应用设计初级班的学习，或者了解FPGA的开发设计流程；
◆具备一定的FPGA设计基础，熟悉VHDL或者Verilog HDL语言。
☆合格学员免费颁发相关资格证书，提升您的职业资质
作为最早专注于嵌入式培训的专业机构，曙海嵌入式学院提供的证书得到本行业的广泛认
可，学员的能力得到大家的认同。
☆合格学员免费推荐工作
班级规模及环境
为了保证培训效果，增加互动环节，我们坚持小班授课，每期报名人数限5人，多余人员安排到下一期进行。
时间地点
上课地点：华东师范大学／银城大厦（上海市，地铁3号线或4号线金沙江路站旁）
最近开班有周末班/连续班/晚班
本课程每期班限额5名，报满即停止报名，请提前在线或电话预约
学时和费用
◆课时： 共9天,72学时
◆外地学员：代理安排食宿（需提前预定）
最新优惠
◆团体报名优惠措施：两人95折优惠，三人或三人以上9折优惠
同时报选《FPGA应用设计初级班》，即享受300元现金优惠!
质量保障
1、培训过程中，如有部分内容理解不透或消化不好，可免费在以后培训班中重听；
2、培训结束后免费提供一个月的技术支持，充分保证培训后出效果；
3、培训合格学员可享受免费推荐就业机会。
课程进度安排
课程大纲
（本教学方案有两种语言版本，如果学员想学VHDL语言编程，我们可根据要求调整）
第一阶段
目标 1.掌握FPGA系统设计的三个基本原则及三种常用技巧
2. 掌握QuartusII软件三类典型IP核
3.ModelSim SE仿真验证技巧，学会设计测试激励文件-Testbench
1. 三个设计基本原则，包括面积和速度的平衡互换原则，硬件可实现原则和同步设计原则。
2. 三个个常用操作技巧，包括乒乓操作，串并转换操作和流水线操作等技巧。
3.掌握PS2协议，掌握时钟线和数据线是如何控制数据的读写的。
4. 三个常用IP模块使用，包括片上的存储器（DPRAM、FIFO、ROM），锁相环（PLL）和串行收发器（SERDES）等。
5. FPGA设计仿真验证的原理和方法
6. ModelSim SE仿真验证技巧
7. 仿真测试文件（Testbench）的设计方法
8. ModelSim软件的使用技巧
9. 基于模型的系统仿真平台构建方法
10. 异步SRAM的操作时序
1. 实战训练一：
训练课题：“FPGA片上双口RAM乒乓读写操作”
实验要点：
1.1 ModelSim软件工程创建
1.2 ModelSim软件进行功能仿真（前仿真）
1.3 ModelSim软件进行时序仿真（后仿真）
1.4 FPGA片上双口RAM存储器的操作时序设计
1.5 乒乓操作技巧
1.6 锁相环（PLL）的使用
1.7 测试文件（Testbench）的设计方法
2. 实战训练二：
训练课题：“异步SRAM存储器读写操作”
实验要点：
2.1 ModelSim SE软件操作技巧演练
2.2 SRAM存储器的操作时序设计
2.3 基于模型的系统仿真方法
第二阶段
JPEG2000 FPGA设计理论与实践
1. JPEG标准概述
1.1 图象技术基础
1.2 YUV与RGB的区别
1.3 JPEG标准框架
2. JPEG DCT模块概述与实践
2.1 之字扫描原理与实现
2.2 8X8的变换原理
2.3 DCT余弦变换的实现与调试
3. JPEG 量化模块概述与实践
3.1 量化的作用和原理
3.2 对量化表系数的处理和应用
3.3 量化运算的实现
4. JPEG 熵编码模块概述与实践
4.1 Huffman编码原理
4.2 Huffman编码的verilog实现与仿真
5. JPEG 总体设计与仿真
5.1 JPEG2000编码的verilog总体实现与仿真
5.2 设计下载与chipscope调试
第三阶段
H.264视频处理 FPGA 设计理论与实践
1. H.264标准学习与研究
1.1 运动图象处理的基本技术
1.2 H.264框架结构
2. H.264中图像预处理De-interlace HDL设计实践
2.1 FIR滤波原理
2.2 De-interlace查值处理的verilog代码实现与调试
3. H.264中图像预处理中值滤波 HDL 设计实践
3.1 图像预处理中的高斯白噪声的处理原理
3.2 3X3中值滤波处理的verilog实现与仿真
第四阶段
目标 1.掌握采集ADC的数据的方法和技巧
2.掌握从RS232接口向PC传送采集到的数据的方法。
3.FPGA和DSP结合使用的方法。
1. AD/DA转换器接口设计
1.1 选择正确的时钟采样边沿
1.2 选择适合的同步头检测方法
1.3 选择有效的缓存策略
2. 利用FPGA实现RS-232C串行接口
2.1 RS-232C接口通讯原理和相关电气标准
2.2 RS-232C的通讯协议的要点
2.3 TxD,RxD是怎样控制数据传输的
2.4 RS-232C接口的原理图剖析
2.5 软件和硬件握手的相关概念
3. 典型实例分析一：数字变焦系统设计
3.1 设计需求分析和功能定义
3.2 工作原理分析
3.3 数学公式简化
3.4 算法优化
3.5 HDL代码设计优化
3.6 FPGA内部结构设计和优化
3.7 硬件实现
3.8 性能评估和产品定型等
4. FPGA和DSP处理器联合应用的领域，视频、图像、人脸识别，指纹识别 的等领域的现状及发展前景。
5. HPI接口的分析，以及FPGA如何利用HPI接口对DSP进行控制。
6. 详细剖析DSP进行图像处理的关键技术（图像编码解码技术，图像处理的相关算法）
7. 案例分析：高清视频处理系统之图像阈值变换算法，及其达到的效果
1. 实战训练三：
训练课题：“RS232C接口和PC主机的双向传输实验”
实验要点：
1.1 掌握RxD,TxD怎样控制数据传输的
1.2 掌握RS232C通讯原理、设计实现和硬件握手和软件握手的概念
1.3 通过RS232接口，FPGA向PC主机发送字符串， PC主机向FPGA发送数据，并使数据显示在数码管上。
2. 实战训练四：
训练课题：“AD数据采集系统设计”
实验要点：
2.1 AD转换器与FPGA接口设计
2.2 片上双口RAM的乒乓缓存
2.3 FPGA与PC的通信
3. 实战训练五：
训练课题：“视频图像采集实验”
实验要点：
3.1 掌握编码解码芯片的工作原理
3.2 掌握视频图像处理解决方案，所要用到的接口、器件和原理
3.3 DSP进行视频图像处理的流程。
4. 实战训练六：
训练课题：“视频图像处理的相关算法之一----图像反色实验”
实验要点：
4.1 了解图像反色的原理和应用领域
4.2 了解图像反色的相关算法
5. 实战训练七：
训练课题：“视频图像处理的相关算法之二----图像阈值变换实验”
实验要点：
5.1 了解图像阈值变换的原理和应用领域
5.2 了解图像阈值变换的相关算法
第五阶段
1.PS2键盘鼠标协议详解
2.USB协议详解
3. 实战训练八：
训练课题：“PS2接口键盘、鼠标实验”
实验要点：
2.1 ModelSim SE软件操作技巧演练
2.2 PS2接口操作时序设计
2.3 基于模型的系统仿真方法
4. 实战训练九：
训练课题：“USB读写实验”
实验要点：
2.1 ModelSim SE软件操作技巧演练
2.2 PS2接口操作时序设计
2.3 基于模型的系统仿真方法
第六阶段
此部分代码含固件代码和 HDL 的控制代码，PC 机软件使用 Cypress 自带的 Control Panel。驱动使用 Cypress 公司提供的驱动（含源代码） 。主要实现，FX2 固件里面设置 FX2处于 GPIF 模式，Mars-EDA 核心模块 CPLD/FPGA 实现 GPIF 接口的外围配合作用。PC 机传过来的数据使用数码管显示，PC 机读取得数据由 CPLD/FPGA 产生提供。
1. 实战训练十：
训练课题：“GPIF 接口测试”
实验要点：
2.1 ModelSim SE软件操作技巧演练
2.2 GPIF接口操作时序设计
2.3 基于模型的系统仿真方法
第七阶段
目标 基于PCI接口的FPGA系统设计案例班主要通过PCI数据采集卡的完整案例，介绍基于FPGA的数据采集系统开发中的主要技术。课程中会结合实际的工程设计代码，详细讲解PCI接口协议， PCI接口芯片－PLX9054的设计方法，FPGA和PLX9054的通讯原理和实现方法以及PCI卡的驱动程序设计等。
授课内容
第一篇 设计需求分析与功能定义
系统工作原理分析
第二篇 PCI接口芯片PCI9054与FPGA的接口设计
PCI卡的驱动程序设计
第三篇 主机应用程序和驱动程序的接口设计
FPGA内部结构设计
第四篇 硬件系统实现
样机的调试方法和技巧
第五篇 FPGA与PCI9054协同设计
设计与测试技巧
第六篇 PCI9054接口芯片的C模式管脚定义和总线操作
中断，PCI配置寄存器详解，本地配置寄存器详解，DMA寄存器详解
第七篇 PCI设备设计方案
ASIC方案，PCI IP核，PCI接口芯片
第八篇 产品稳定性和可靠性测试
产品定型和设计文档备案
实验一 开发PCI采集卡调试环境的建立
熟练掌握开发软件和调试软件
实验二 嵌入式逻辑分析仪Signal TAP II使用
掌握Signal TAPII相关操作技巧和时序分析
实验三 PCI接口的DMA数据读写
掌握PCI设备DMA方式进行硬件设计，驱动设计的技巧
实验四 LED灯控制实验
掌握PCI设备输入/输出方式进行硬件设计，驱动设计的技巧
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