FPGA系统设计高级培训课程

 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。

课程大纲

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

内容： 

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.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。

3. FPGA设计仿真验证的原理和方法

4. ModelSim SE仿真验证技巧 

5. 仿真测试文件（Testbench）的设计方法

6. 异步SRAM的操作时序 

第二阶段 

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. 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。

4. HPI接口的分析，以及FPGA如何利用HPI接口对DSP进行控制。

5. 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）

6. 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 

第三阶段 

1.PS2键盘鼠标协议详解

2.USB开发

第四阶段 

  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的模式，实验箱核心模块FPGA 实现复杂接口的配合使用。PC 机传过来的数据使用数码管显示，PC 机读取得数据由FPGA 产生提供。 

实战训练

第五阶段 

第一篇 SOPC（可编程片上系统）概述

1. FPGA和SOPC的发展 

2. 基于FPGA的嵌入式处理器的优势 

3. 适合系统级设计的FPGA及其芯片结构举例

第二篇 SOPC的组成及设计思想

第三篇 SOPC开发工具的使用

第四篇 SOPC软硬件开发设计实战  

第六阶段 

 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

第三篇 FPGA内部结构设计

第四篇 硬件系统实现

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

第七篇 PCI设备设计方案