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Altera FPGA設計技術培訓

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培訓對象
課程適合于使用FPGA器件進行科研、教學和產品開發的工程師、教師等工程技術人員，也適合于相關專業領域的研究生和高年級本科生。
培訓大綱
專題一：Altera器件高級特型和工具使用進階
主要內容如下：
Altera器件高級特性與應用：
√ 時鐘管理
√ 片內存儲器
√ 數字信號處理單元
√ 高級差分接口
√ 高速串行收發器等。
√ Quartus II工具使用進階
√ LogicLock設計方法
√ 增量編譯方法等
Altera FPGA設計方法和流程：
√ Altera FPGA的標準設計流程
√ 用Modelsim進行FPGA前仿真和后仿真
√ 如何根據性能要求進行FPGA設計，包含接口定義，資源評估等
專題二：FPGA復雜邏輯設計和驗證
FPGA以其高度的定制化和并行化的特征被用來滿足越來越復雜的系統設計，在尖端科技領域FPGA的應用隨處可見，比如數字信號處理與特殊算法的應用，視頻編解碼系統等。然而復雜FPGA系統設計需要我們建立起一套更加有效的設計與驗證方法。本專題將從數據占優和控制占優系統兩個方面對上述問題進行討論。
√ FPGA設計原則：重定時，流水線，并行結構，乒乓結構等
√ FPGA仿真和設計驗證技巧，包含可綜合RTL設計和FPGA的testbench設計
√ FPGA復雜邏輯與算法實現基本結構：數據通路與控制單元
√ 有限狀態機設計的流程和方法
√ 以數字信號處理技術為代表的數據占優系統設計和實例分析（CORDIC，FIR，FFT，數據適配器等）
√ 控制占優系統設計和實例分析（SPI接口，I2C，UART等)
專題三：FPGA高邏輯設計與Datapath設計
本專題介紹基于ASM與ASMD的邏輯設計方法，該設計方法極大簡化了狀態機的設計，被廣泛用于算法狀態機。同時通過對于流水線設計的講解幫助學員理解如何通過規范化的流程與分析進行狀態機的優化。
√ 基于ASM的狀態機設計與基于ASMD的算法狀態機設計
√ 流水線的劃分與優化
√ 算法設計示例
專題四：FPGA高級接口與系統協同設計
FPGA一個重要的任務就是與各種模擬、數字外設進行接口，FPGA提供幾乎工業界所有接口的實現。接口設計也常常是FPGA設計當中最大的挑戰之一。同時通過FPGA與DSP處理器或者外部控制器如USB、以太網等芯片的接口設計也是在系統級設計中越來越關注的問題。特別是與DSP的整合設計，已經成為FPGA設計中一個專門的課題。
√ 高速并行接口與緩存設計（ADC、DAC、LCD、Camera）
√ 高速差分接口與高速串行收發器設計（LVDS與RapidIO）
√ FPGA的USB與以太網接口實例
√ FPGA的PCIe設計實例
√ FPGA與DSP處理器的接口設計
專題五：FPGA時序分析、約束與優化
“好的時序電路不是仿真出來，而是通過RTL設計和時序約束出來的”，時序分析和約束是設計FPGA高速處理系統中必不可少的一部分。本專題討論通過Quartus設計工具進行時序約束設計，同時講解異步時鐘域信號的處理技術。通過對于整個時序優化過程的講解，幫助學員建立完整的時序設計與優化概念。
√ 靜態時序分析基礎：包含建立時間，保持時間，時鐘偏斜，Recovery和Removal等
√ 異步時鐘域信號處理技術：亞穩態解決方法
√ FPGA中存在的時序問題和解決方法
√ 使用Quartus工具進行時序約束設計：包含輸入時序約束、寄存器到寄存器時序約束、輸出時序約束等
√ 設計實例分析：異步時鐘域信號的處理方法
√ 設計實例分析：怎樣用QuartusII時序分析工具進行時序約束，從而加速流水線
專題六：FPGA嵌入式系統開發
隨著FPGA技術的發展，在FPGA上實現可編程片上系統（SOPC）在技術上已成為可能。基于FPGA的SOPC系統開發已成為目前FPGA應用的一個熱點。Altera提出的SOPC理念為復雜的FPGA設計開辟了嶄新的道路，在可控的資源占用前提下SOPC整合了大量資源，極大方便了設計者。而Qsys則將這一設計理念進一步發揚，不僅僅針對軟核處理器，對于各類系統級設計，Qsys都給出了非常好的解決方案。這為更加復雜的系統級設計提供了嶄新的途徑。這一理念統一了設計接口，幫助設計團隊在FPGA內部甚至是FPGA外部更好地協調、重用設計。
√ Altera SOPC與Qsys
√ NIOS II軟核處理器及其應用
√ Altera SOPC與Qsys接口設計
√ 基于Qsys與NIOS II設計實驗