FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)培訓(xùn)課程（Altera-L2)

培訓(xùn)對(duì)象
???? 課程適合于使用FPGA器件進(jìn)行科研、教學(xué)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程師、教師等工程技術(shù)人員，也適合于相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的研究生和高年級(jí)本科生。
培訓(xùn)大綱
專(zhuān)題一：Altera器件高級(jí)特型和工具使用進(jìn)階
??? 主要內(nèi)容如下：
Altera器件高級(jí)特性與應(yīng)用：
√ 時(shí)鐘管理
√ 片內(nèi)存儲(chǔ)器
√ 數(shù)字信號(hào)處理單元
√ 高級(jí)差分接口
√ 高速串行收發(fā)器等。
√ Quartus II工具使用進(jìn)階
√ LogicLock設(shè)計(jì)方法
√ 增量編譯方法等
Altera FPGA設(shè)計(jì)方法和流程：
√ Altera FPGA的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程?????????????????
√ 用Modelsim進(jìn)行FPGA前仿真和后仿真
√ 如何根據(jù)性能要求進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)，包含接口定義，資源評(píng)估等
專(zhuān)題二：FPGA復(fù)雜邏輯設(shè)計(jì)和驗(yàn)證
??? FPGA以其高度的定制化和并行化的特征被用來(lái)滿足越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在尖端科技領(lǐng)域FPGA的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，比如數(shù)字信號(hào)處理與特殊算法的應(yīng)用，視頻編解碼系統(tǒng)等。然而復(fù)雜FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要我們建立起一套更加有效的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證方法。本專(zhuān)題將從數(shù)據(jù)占優(yōu)和控制占優(yōu)系統(tǒng)兩個(gè)方面對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行討論。
√ FPGA設(shè)計(jì)原則：重定時(shí)，流水線，并行結(jié)構(gòu)，乒乓結(jié)構(gòu)等
√ FPGA仿真和設(shè)計(jì)驗(yàn)證技巧，包含可綜合RTL設(shè)計(jì)和FPGA的testbench設(shè)計(jì)
√ FPGA復(fù)雜邏輯與算法實(shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)通路與控制單元
√ 有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)的流程和方法
√ 以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為代表的數(shù)據(jù)占優(yōu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)例分析（CORDIC，F(xiàn)IR，F(xiàn)FT，數(shù)據(jù)適配器等）
√ 控制占優(yōu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)例分析（SPI接口，I2C，UART等)
專(zhuān)題三：FPGA高邏輯設(shè)計(jì)與Datapath設(shè)計(jì)
??? 本專(zhuān)題介紹基于ASM與ASMD的邏輯設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法極大簡(jiǎn)化了狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，被廣泛用于算法狀態(tài)機(jī)。同時(shí)通過(guò)對(duì)于流水線設(shè)計(jì)的講解幫助學(xué)員理解如何通過(guò)規(guī)范化的流程與分析進(jìn)行狀態(tài)機(jī)的優(yōu)化。
√ 基于ASM的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)與基于ASMD的算法狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
√ 流水線的劃分與優(yōu)化
√ 算法設(shè)計(jì)示例
專(zhuān)題四：FPGA高級(jí)接口與系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)
??? FPGA一個(gè)重要的任務(wù)就是與各種模擬、數(shù)字外設(shè)進(jìn)行接口，F(xiàn)PGA提供幾乎工業(yè)界所有接口的實(shí)現(xiàn)。接口設(shè)計(jì)也常常是FPGA設(shè)計(jì)當(dāng)中最大的挑戰(zhàn)之一。同時(shí)通過(guò)FPGA與DSP處理器或者外部控制器如USB、以太網(wǎng)等芯片的接口設(shè)計(jì)也是在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。特別是與DSP的整合設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為FPGA設(shè)計(jì)中一個(gè)專(zhuān)門(mén)的課題。
√ 高速并行接口與緩存設(shè)計(jì)（ADC、DAC、LCD、Camera）
√ 高速差分接口與高速串行收發(fā)器設(shè)計(jì)（LVDS與RapidIO）
√ FPGA的USB與以太網(wǎng)接口實(shí)例
√ FPGA的PCIe設(shè)計(jì)實(shí)例
√ FPGA與DSP處理器的接口設(shè)計(jì)
專(zhuān)題五：FPGA時(shí)序分析、約束與優(yōu)化
??? “好的時(shí)序電路不是仿真出來(lái)，而是通過(guò)RTL設(shè)計(jì)和時(shí)序約束出來(lái)的”，時(shí)序分析和約束是設(shè)計(jì)FPGA高速處理系統(tǒng)中必不可少的一部分。本專(zhuān)題討論通過(guò)Quartus設(shè)計(jì)工具進(jìn)行時(shí)序約束設(shè)計(jì)，同時(shí)講解異步時(shí)鐘域信號(hào)的處理技術(shù)。通過(guò)對(duì)于整個(gè)時(shí)序優(yōu)化過(guò)程的講解，幫助學(xué)員建立完整的時(shí)序設(shè)計(jì)與優(yōu)化概念。
√ 靜態(tài)時(shí)序分析基礎(chǔ)：包含建立時(shí)間，保持時(shí)間，時(shí)鐘偏斜，Recovery和Removal等
√ 異步時(shí)鐘域信號(hào)處理技術(shù)：亞穩(wěn)態(tài)解決方法
√ FPGA中存在的時(shí)序問(wèn)題和解決方法
√ 使用Quartus工具進(jìn)行時(shí)序約束設(shè)計(jì)：包含輸入時(shí)序約束、寄存器到寄存器時(shí)序約束、輸出時(shí)序約束等
√ 設(shè)計(jì)實(shí)例分析：異步時(shí)鐘域信號(hào)的處理方法
√ 設(shè)計(jì)實(shí)例分析：怎樣用QuartusII時(shí)序分析工具進(jìn)行時(shí)序約束，從而加速流水線
專(zhuān)題六：FPGA嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
???? 隨著FPGA技術(shù)的發(fā)展，在FPGA上實(shí)現(xiàn)可編程片上系統(tǒng)（SOPC）在技術(shù)上已成為可能。基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)已成為目前FPGA應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。Altera提出的SOPC理念為復(fù)雜的FPGA設(shè)計(jì)開(kāi)辟了嶄新的道路，在可控的資源占用前提下SOPC整合了大量資源，極大方便了設(shè)計(jì)者。而Qsys則將這一設(shè)計(jì)理念進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)，不僅僅針對(duì)軟核處理器，對(duì)于各類(lèi)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，Qsys都給出了非常好的解決方案。這為更加復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)提供了嶄新的途徑。這一理念統(tǒng)一了設(shè)計(jì)接口，幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在FPGA內(nèi)部甚至是FPGA外部更好地協(xié)調(diào)、重用設(shè)計(jì)。
√? Altera SOPC與Qsys
√? NIOS II軟核處理器及其應(yīng)用
√ Altera SOPC與Qsys接口設(shè)計(jì)
√ 基于Qsys與NIOS II設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)