2017-newyear

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學程簡介 課程大綱 課程講義 專題實績

學程概要

AI人工智慧的機器學習、5G傳輸速度提升到10Gbps、無人駕駛汽車網路延遲時間需要小於1ms,這些都已無法再仰賴CPU計算來達成了...
為了獲得更高的運算效能與功耗性能、更低的延遲,以及用更短的開發週期,

FPGA 將扮演著關鍵性的角色!

艾鍗學院特邀請具14年以上FPGA開發經驗資深工程師,精心規劃「FPGA數位IC設計實戰」。本課程強調實作訓練為主,將會使用Intel(Altera) FPGA SoC 實驗平台進行主題式的單元實驗。

課程分成三個階段,階段一說明FPGA設計架構、Verilog語法、並行運算處理與有限狀態機設計TestBench及功能。 階段二實作FPGA I/O訊號處理與一般序列通訊設計,包含UART、SPI、I2C,以及訊號時序分析與模擬等。另外,因應未來5G網路趨勢,我們獨家安排了一個FPGA 專題製作,說明Gigabit Ethernet 的MII 界面與如何設計Gigabit Ethernet Switch。
最後的第三階段說明如何設計一個基於硬核ARM Cortex-A的SoC FPGA的嵌入式系統晶片的解決方案。課程包含SoC FPGA晶片硬體設計,利用Intel Qsys整合軟體設計SoC system、在SoC上讀取/控制FPGA上的IP,並教你撰寫Driver 建構出基本的SoC FPGA嵌入式系統軟體。

Why SoC FPGA? 

目前嵌入式系統晶片開發人員必須面對激烈的市場挑戰,被要求更高的單位功耗性能/運算效能、更低的時延以及更短的開發週期來滿足各種的市場需求,因此基於FPGA的SoC已成為最流行且可能的解決方案。簡單來說,就是在FPGA可程式邏輯晶片嵌入了一個「硬核」處理器系統-- SoC(ARM處理器、記憶體控制器、I/O週邊)。在SoC FPGA 架構下可以彈性的設計,單純使用ARM SoC、僅單獨使用FPGA或兩者一起使用。當兩者一起用時, FPGA可以作為ARM週邊的角色,針對大量且須經複雜運算的資料,如數據資料、影像訊號、聲音訊號等,可利用FPGA 硬體並行運算能力設計演算法追求最佳效能。因此,利用SoC FPGA 架構所設計的嵌入式平台,不僅可以突顯了產品優勢,在價格和性能上都可以達到最優,更重要的是產品能夠及時上市。

關鍵詞: FPGA,SoC FPGA,Intel,Altera, Intel Quartus Prime,MegaWizard, Qsys,ModelSim, HDL,Verilog DS-5, ARM Cortex-A,Avalon, AXI,IP Core
 
Tech News: 
師資團隊
FPGA teacher

Jemmy   (講師具14年數位IC設計經驗)

▪ 電機工程碩士  ▪ 資深數位IC設計工程師

FPGA/CPLD設計  ▪ Audio 聲音訊號處理  ▪ Gigabit Ethernet網路介面訊號處理

FPGA SoC系統設計  ▪ 數位電路分析設計  ▪ 數位晶片產品開發  

課程使用 Intel SoC FPGA 開發板 ( 內含Dual Core ARM Cortex-A9@800MHz

FPGA DE10 Nano Kit

DE10-Nano Kit 

 

  • Intel SoC FPGA

    Programmable FPGA  

    • Intel Cyclone® V SE 5CSEBA6U23I7N (110K LEs)
    • 序列配置器件 – EPCS64 (revision B2 or later)
    • 內建USB-Blaster II 電路,JTAG 模式
    • HDMI輸出,相容於DVI v1.0 及 HDCP v1.4
    • 2個按鈕
    • 4個撥碼開關
    • 8個綠色使用者 LED 燈
    • 來自時鐘產生器的三個50MHz 時鐘源
    • 兩個40-pin 的擴展槽
    • 一個 Arduino 擴展槽 (相容Uno R3),可連線Arduino 背板。
    • 一個10-pin 的模擬輸入擴展槽(跟Arduino的模擬輸入埠是複用關係)。
    • A/D 轉換器, FPGA端4-pin SPI 介面

    ▪ ARM Hard Process System

    • 800MHz ARM Cortex-A9 雙核處理器
    • 1GB DDR3 SDRAM (32位資料匯流排)
    • 支援 1G 乙太網 PHY 的 RJ45 介面
    • USB OTG 埠,採用USB Micro-AB 型連線器
    • Micro SD 卡槽
    • 加速計(G-Sensor, I2C介面+中斷 )
    • 一個串列埠轉 USB口,採用 USB Mini-B 型介面
    • 一個熱啟動按鈕和一個啟動按鈕
    • 一個使用者按鈕和一個使用者LED燈
    • LTC 2x7 擴展槽

 

我可以學到什麼?

 

● Verilog HDL數位電路設計與數位訊號處理
ASIC/FPGA chip integration Synthesis/Compile/Simulation
● 了解基於 ARM 的 SoC FPGA 硬核解決方案,學習設計你的SoC FPGA 晶片、SoC FPGA韌體Driver撰寫與驗證
了解如何客製化開發IC。
實作設計除錯,掌握Debug技巧。
學習Gigabit Ethernet MAC與PHY網路通訊界面與處理

 

適合對象
熟悉 Verilog HDL數位電路設計與數位訊號處理。
想熟悉ASIC/FPGA chip integration Synthesis/Compile/Simulation
想了解如何 Gigabit Ethernet MAC與PHY的通訊界面與處理- MII
具MCU或嵌入式系統開發經驗,但你覺得市面上IC沒有你要的解決方案,所以你想要了解並學習如何客製化開發IC
電子、電機 、資訊、通訊工程、自動控制與半導體等相關背景(或本身具有數位邏輯基礎)。 
職涯方向

FPGA 研發設計工程師 | 數位IC設計工程師  | FPGA/RTL驗證工程師 | 電信/通訊系統工程師多媒體數位視訊解碼晶片設計工程師
104人力銀行調查數位IC設計工程師類薪資

學員須知
課程Q&A

▪ 什麼是FPGA?

FPGA(Field Programmable Gate Array),是一種可程式化的IC,讓使用者依據所需要的功能去設計修改IC。和提供固定電路功能的標準IC相比,FPGA可以讓設計師任意設計與配置晶片中的數位邏輯元件功能及數量,例如的CounterTimerPWMUARTSPI等。除此之外,FPGA還可以隨意更換輸入和輸出的PIN腳,讓PCB板的線路配置以最簡便的方式完成。

▪ 採用SoC FPGA的嵌入式系統開發流程?

 SoC FPGA=FPGA+ SoC。故開發部份將會包含1.) 硬體設計: FPGA,SoC組態設計與FPGA和SoC之間的Bridge。2.)軟體設計: 嵌入式系統的軟體開發。
如圖所示(下圖是以Soft Core的NiosII作為說明)

▪ 可以用Xilinx ISE來上嗎?畢竟這是主流!

基本上,FPGA 供應廠商,共有AlteraXilinxLatticesActel以及 Silliconblue,其中 Xilnix跟 Altera 可以說是並稱龍頭在 Xilinx 跟 Altera 之間硬要說誰才是主流,並不適當;而在業界中的認知,不論Xilinx 或 Altera 他們的規格從古至今皆是屬於不相上下的兩大品牌。然而本課程注重的部份並非 tool 的使用,若您想學習 tool 的使用的話,您可以選擇代理商提供的 tool 教學....艾鍗的FPGA教學課程注重的是,程式開發與debug,以及如何在沒有硬體實際操作下驗證程式的debug

 

▪ 艾鍗的FPGA課程,和學校教的有什麼一樣?

1. 在本課程的Verilog程式部分,不是只談Verilog基本語法本身而是強調如何寫出一個語意精準的Verilog程式,及如何寫出好的testbench
2. 以業界的角度重新建立詮譯數位電路設計,讓學員可以用一致的概念來設計實作不管是LED燈,I2C,SPI,甚至是SoC的硬體電路專案。
3. 在實作部份,會教導學員如何利用Intel提供的Debug Tool,讓Debug更加快速有效率。

 

▪ 專題製作的特色?

艾鍗的FPGA課程除了建立你對數位電路設計的概念及業界實務做法,特別引入網路介面的部份來製作一個完整應用的topic。為何不選用現成的網路晶片,而要利用FPGA來做呢? 因為有一些應用是需要對網路封包做特別的硬體加速處理,加上未來是一個網路頻寛100G甚至400G的時代,FPGA本身可以實作40G/100G的網卡,而這個功能是一般的CPU還無法做到的。 另外,很多人在處理網路的時候,並不知道原理,所以當網路不通的時候,就不知道怎麼debug... 想像一下,假設網路斷訊的現象發生在AI無人車、無人機、機器人,造成雲端的智慧指令無法傳遞到終端,其後果勢必相當嚴重。 未來是一個IoT的時代,甚至AIoT的時代,而沒有網路,就沒有物聯網。帶到5GFPGA分,舉凡機器人、自駕車、無人機,甚至是擴增實境(AR)或虛擬實境(VR)等應用項目,其實都極為仰賴即時的影像分析及辨識處理,反應速度必須快到毫秒甚或微秒等級。台積電 3 奈米製程,預計未來主要應用將以AI和5G為主,全球電信營運商、設備商、裝置商、晶片廠甚至是政府,整個產業鏈已經逐漸往5G移動。透過這項FPGA專題,能帶給你坊間學不到的網路KnowHow。

延伸學習
 
 
 
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上課花絮
從無到有的培訓過程,紮實前瞻且完善
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