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 04/25FPGA數位IC設計實戰
【唯一業師教學|產業實戰推薦】

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艾鍗課程總覽      ● 數位課程總覽
115.03.07ARM Cortex-M 應用設計【已開班】
115.03.08感測電路設計與應用【已開班】
115.03.21USB韌體設計【已開班】
115.03.29STM32嵌入式開發實戰【已開班】
 
 
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現在位置:艾鍗學院 > 硬體設計系列課程 > FPGA數位IC設計實戰
➤  課程採【實體遠距同步】全台開課並提供錄影補課,免費諮詢!
➤  獨家資深業師授課!提供課程答疑平台,訓中訓後為學員排難解惑。
📌 本課程可申請補助:大人提、小人提、退輔會補助適用
學程概要

AI 深度學習、5G 傳輸高達 10Gbps、無人駕駛要求延遲小於 1ms
這些已無法再只依靠 CPU 完成...
為了突破雲端運算在頻寬、延遲、儲存與資安上的侷限,邊緣運算崛起——
終端裝置被賦予了智慧與運算能力,硬體的關鍵價值再度被看見!
想要實現更高的運算效能與功耗性能、更低的延遲、更高的安全性,以及更短的開發週期?

FPGA晶片,正是實現這些目標的重要解決方案!

艾鍗學院特別邀請具有16年以上FPGA開發經驗的一線資深工程師,精心規劃「FPGA數位IC設計實戰」課程。
本課程以「從概念到實作」為核心,專為想扎實學會FPGA設計的同學設計。課程分成三個階段,第一階段從數位電路的基本原理出發,深入講解Verilog HDL與實際硬體邏輯的對應關係,讓學生能真正理解程式背後的電路行為。第二階段透過實作I2C、SPI、UART等常見介面電路,並搭配simulation與testbench驗證技巧,培養學生獨立除錯與驗證能力。最後第三階段,課程將引導學生使用Altera MAX 10 FPGA與NIOS-V處理器,體驗SoC FPGA的完整開發流程,從硬體設計、整合到系統應用,全面建立軟硬整合的設計思維與實戰能力。

因為真正實戰,所以好評不斷

講師持續結合業界前線經驗與艾鍗教學經驗,這段絕無僅有FPGA課程之旅將帶你:
✔奠定數位電路設計基石,理解並行運算邏輯,掌握Verilog HDL的核心概念與實用技巧。
✔瞭解業界流程,將理論知識應用於實際的FPGA晶片設計與除錯,建立從設計到驗證的IC設計工程師實戰力!
✔深入SoC FPGA嵌入式系統晶片開發,掌握硬體與軟體整合的完整解決方案,打造高性能SoC嵌入式系統。

Why SoC FPGA? 

為什麼要選用SoC FPGA?現今,嵌入式系統晶片開發人員必須應對激烈的市場挑戰,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,以滿足各種市場需求,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,SoC FPGA架構在FPGA可程式邏輯晶片嵌入了一個「硬核」處理器系統-- SoC(包含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、僅使用FPGA或兩者結合使用。當兩者結合使用時,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,不僅可以突顯產品優勢,在價格和性能方面都可以達到最優水平,更重要的是產品能夠及時上市,搶先一步拿下市場與客戶。
 

關鍵詞:
FPGA,SoC FPGA,Intel,Altera,Intel Quartus Prime,MegaWizard,Qsys,ModelSim,HDL,Verilog,

MAX 10,Avalon,AXI,IP Core,TestBench,Terasic T-Core,CPLD,Linux Driver,NIOS-V

 
Tech News: 
業界師資團隊
 
FPGA teacher

Jemmy   (講師具16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  ▪ Verilog HDL  ▪ 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  

─ 演算法與架構並存的時代,用FPGA以更快的速度把產品做出來
 
FPGA teacher

Ted Chang   (講師具16年數位IC設計經驗)

▪ EE工程碩士  ▪ 資深數位IC設計工程師

▪ FPGA/ASIC設計  ▪ RTL Design, FPGA Validation ▪ 系統晶片設計與整合

▪ Gigabit Ethernett, TDM over IP, video over data design

▪ ARM SOC AXI/AHB/APB  ▪ IC電路模擬測試  ▪ Verilog /VHDL  

─ 雖然資深但是不間斷Learning
 
FPGA課程硬體教材

 

FPGA DE10 Nano Kit

T - Core Kit 

 

  • Altera MAX 10 FPGA:T-Core

    ▪ Programmable FPGA元件

    • MAX 10 10M50DAF484C7G 元件
    • 集成雙ADC,每個ADC支持1個專用模擬輸入引腳和8個雙功能引腳
    • 50K 邏輯單元
    • 1638Kb M9K 塊
    • 144 个 18x18 乘法器
    • 4 個鎖相環

    ▪ 通用介面

    • 4 個綠光 LED
    • 4 個紅光 LED
    • 4 個滑動開關
    • 2 個去抖動按鈕

    ▪ JTAG

    • 板載USB Blaster II下載電路用於下載MAX10
    • 板載USB Blaster II下載電路用於下載RISC-V 程式
    • JTAG Master功能用於下載別的板子上的FPGA

    ▪ Clock與記憶體元件

    • 兩個50 MHz Single-ended,外部 Oscillator Clock源
    • 一個10 MHz Single-ended,外部l Oscillator Clock源
    • 64Mb QSPI Flash (用於儲存 RISC-V 程式)

    ▪ 擴充介面

    • 2x6 TMD 擴充接頭
    • 1x10 ADC 接頭
    • 兩個 1x3 RGB LED 擴充接頭

    ▪ 電源供應

    • USB Type mini-AB Port (5V)
    • 2-pin 擴充電源接頭 (4.4-5.6V)

    ▪ 連接性

    • 連接 BTS-TMD
    • USB-Blaster II 下載線
    • 連接 WS2812B LED Strip

 

我將學到
1、建立對數位電路設計的基本概念與邏輯思維。
2、理解Verilog HDL與硬體邏輯電路之間的對應關係。
3、熟悉Testbench撰寫與模擬(Simulation)的流程,學會在燒錄前驗證設計正確性。
4、實作I2C、SPI、UART等常用週邊介面,強化實務設計能力。
5、學會設定並應用Timing Constraint,確保設計在時序上正確運作。
6、掌握Platform Designer的使用,整合多個IP模組進行系統化設計。
7、熟悉System Console的除錯技巧,能有效分析與驗證硬體行為。
8、透過NIOS-V MCU實作,了解SoC FPGA的軟硬整合概念。
9、培養從邏輯設計模擬驗證系統整合的完整開發能力。
※ 課程完訓後將提供結業證書作為研習證明

適合對象
想熟悉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。
具MCU或嵌入式系統開發經驗,但你覺得市面上沒有你要的解決方案,所以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 | CPLD研發工程師 | 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
 
 
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延伸學習

 

 

 

 

 

FPGA上課花絮
從無到有的培訓過程,紮實前瞻且完善
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課程諮詢
 

 

 

 

 

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課程大綱

 

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【 第一線FPGA工程師親自指導 】

● 加速學習   ● 加速運算   ● 加速產品開發時程

 

第一階段   Verilog硬體描述語言
 

  數位電路基本概念

     - 數位系統架構與邏輯設計基礎

     - 組合邏輯與序向邏輯的設計原理

     - FPGA 數位設計流程概觀

 HDL硬體描述語言基礎

     - Verilog 基本程式結構與語法說明

       模組(Module)架構、訊號宣告、運算子與程序區塊

     - 組合邏輯設計(Combinational Logic Design)

       條件判斷與邏輯電路描述方式

     - 序相邏輯設計(Sequential Logic Design)

       時脈、暫存器與同步電路設計

     - FSM 有限狀態機設計(Finite State Machine)

       狀態轉換設計方法與實務應用

 Verilog設計實作練習 – Digital Counter  

     - 使用 Verilog 實作數位計數器

     - 建立完整 RTL 設計與驗證流程

第二階段   FPGA 晶片設計實務
 

  MAX10 FPGA開發板架構介紹

     - FPGA 開發板硬體架構

     - I/O 與系統資源配置說明

●  Altera Quartus FPGA 設計工具使用

     - FPGA 設計流程(Design Flow)

     - 專案建立、編譯與燒錄

●  設計除錯實務

     - SignalTap II Logic Analyzer 使用

       FPGA 內部訊號即時觀測與除錯

     - SignalProbe 設計除錯技術

       FPGA 內部訊號輸出與系統驗證

     - ModelSim 功能模擬 (Functional Simulation)

       Verilog 設計模擬與波形分析

●  IP Core 實作與通訊介面設計

     - UART 通訊實驗

       串列通訊協定與 FPGA 介面設計

     - SPI 通訊實驗

       SPI Master / Slave 設計概念

     - I2C 通訊實驗

       I2C 匯流排架構與控制流程

●  訊號時序分析(Timing Constraint)介紹

     - 時序限制設定概念

     - FPGA 設計時序分析基礎

●  TimeQuest Timing Analyzer 使用

     - 時序分析流程

     - Timing Report 解析與設計最佳化

第三階段   SoC FPGA:嵌入式系統晶片開發實務
 

●  Intel Avalon Bus Interface Protocol

     - Avalon 匯流排架構

     - SoC FPGA 系統互連機制

●  SoC FPGA硬體系統設計

     - 設計你的 SoC FPGA 系統架構

       CPU、IP 與周邊整合概念

     - Platform Designer Component 建立流程

       自訂 IP Component 建立與整合

     - 利用 Platform Designer 建立 SoC System

       系統模組化設計流程

●  LAB 實作:Platform Designer 系統整合

     - 使用 Platform Designer

     - 將 I2C Design 整合至 Nios V FPGA 系統 

     - 完成 SoC FPGA 硬體系統建構

 

 
 
 

  

好評推薦!學員真實反饋

楊同學:此課程內容很好,提供很多資料與方法,與此行業的生態
葛同學:非常清楚且實用
吳同學:硬體概念上充分瞭解
林同學:工作有用
洪同學:老師講解很詳細,經驗豐富
陳同學:與市場、工作需求相符
黃同學:與業界工作需求相關
黃同學:都很棒
蔡同學:工作上可以使用到。Timing Analysis、網路介面實作、感覺實用性高
林同學:一般的序列通訊設計更瞭解,對用於工作上有很大的幫助
張同學:I2C設計與業界經驗分享十分受益
卓同學:講師認真負責
劉同學:課程設計精心優良,搭配優秀師資與實作入門容易被消化,可謂是學生理想的學習課程
潘同學:合乎業界實務
江同學:這門課可以讓你快速的上手FPGA相關軟體的使用以及coding方法,對於想要上手以及想要精進的人都有幫助
施同學:老師講解很清楚,實作課程也很有趣也很有幫助。
盧同學:貼近工作需求
余同學:講師授課能深入淺出 經過這些課程已經能實際運用在目前公司使用中的案子,十分受用
張同學:對於想轉職或想提升工作技能的人來說真的要來
洪同學:講師授課內容詳細
林同學:由淺至深
張同學:紮實的教學
簡同學:專業與實戰的教學,有符合預期
張同學:滿載而歸
鄭同學:內容豐富且實用
蔡同學:課程與實務貼近,教學清楚明嘹
曾同學:符合業界實際需求
廖同學:收獲量多!
張同學:值得學習!
張同學:推薦有基本基礎且需要實作經驗的人來上課,收穫會最多
李同學:想學專業知識可來
蔡同學:老師的業界經驗豐富,專業度很足
鄭同學:老師講解十分詳細,教學十分完整
郭同學:講師專業,所教授的內容與實際職場可相互銜接
程同學:講解方式獨特清晰,舉例實際,各種技巧實用性極高!
黃同學:有來上課就有收穫
劉同學:老師講解清楚明瞭
李同學:產業鏈接最佳管道,受益良多
劉同學:覺得很受用,也有跟業界需求相關
李同學:由淺入深,講師經驗足夠且熱心
陳同學:對於初學者很友善的課程,老師都會一步一步教
吳同學:老師講的觀念很扎實,學到很多。課程很棒,有機會會在報名其他課程
諶同學:硬體架構講解仔細
鍾同學:內容豐富,由淺入深,講師分享業界資訊也很實用
曲同學:老師專業程度高
吳同學:可以較全面接觸到業界對於數位電路設計的角度
楊同學:很好
洪同學:可以理解FPGA的觀念以及軟體操作
黃同學:很專業的verilog 模擬及驗證方法學習紮實
吳同學:教學實用
許同學:對於 INTEL FPGA 架構可以有很實務的了解,得以繼續延伸學習。
李同學:實驗手把手帶 講解清楚也實用!
黃同學:很充實,細心的授課老師 實戰性的課程,大推
張同學:循序漸進
郭同學:師資專業授課認真
徐同學:非常不錯的課程,適合新手
葉同學: Good class
林同學:上課不枯燥 讓假日上課更有動力
顏同學:初學者友善,老師耐心回覆.謝謝補充分享很多業界經驗
蔡同學:ic設計入門課
簡同學:老師很耐心回答同學問題 適合初學FPGA的同學
黃同學:幫助初學者快速進入FPGA!老師上課內容豐富並用產業的角度分析很不錯
歐同學:老師講解非常白話,深入淺出。重點部分會一再提醒。
施同學:對有轉職需求的人非常合適
張同學:老師很強,而且很有耐心。很用心的培訓機構

FPGA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,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Counter、Timer、PWM、UART、SPI等。除此之外,FPGA還可以隨意更換輸入和輸出的PIN腳,讓板的線路配置以最簡便的方式完成。

▪ 什麼是採用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)

SoC FPGA sopc

▪ 可以用Xilinx ISE來上嗎?

基本上,FPGA 供應廠商,有intel Altera、Xilinx、Lattice、Actel以及 Siliconblue等,其中 Xilinx跟 Altera 為 FPGA 兩大巨頭 ; 然而本課程注重的部份並非 tool 的使用,若您想學習使用 tool 的話,您可以選擇代理商提供的教學。艾鍗的FPGA教學注重的是,程式開發與系統概念,以及如何在沒有硬體實際操作下驗證程式的debug。像艾鍗講師本身在業界,Altera和Xilinx都有使用過,依講師經驗,只要了解概念,intel Altera轉Xilinx滿快的,過去大概花一週就從Altera轉到Xilinx,不會太困難。

 

▪ 我是學VHDL,適合來上課嗎?

艾鍗FPGA課程教授Verilog,但不論您使用的硬體描述語言是Verilog還是VHDL,本課程都能帶給您很大的收穫。因為學習FPGA語法板子不是重點,不需要去鑽語法廠牌,最重要的是觀念。講師以豐富實務經驗帶入學習者的角度,幫助同學建立好的HDL邏輯概念,艾鍗FPGA課程一直都有使用不同語法或板子的同學參與訓練,所以講師會著重帶你獲取明確的觀念和實務能力以抓住技術的KnowHow。

 

▪ 課程使用的FPGA開發工具為何?是否為開源?

CAD software/EDA tools為Quartus Lite version 17.1 可在網路上公開下載安裝。

 

▪ 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,幫助你建立良好的Coding style。
2. 由業界資深IC設計工程師授課,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。
✽ 艾鍗學院FPGA課程由業界一線IC設計工程師授課,告別生硬教科書式教學,將產業實務經驗融入課堂,讓你學到真正的FPGA核心職能!

 

▪ 我想成為SoC FPGA Designer需要具備什麼條件?

首先,當然要先具有基本HDL(Verilog,VHDL,SystemVerilog…)撰寫能力;第二,你必須有系統的概念,可由現成的IP中,組合出符合規格要求的產品。包含:網路、PCIe、資料的串流處理等系統概念;第三,最好能夠具備驅動程式的基本概念,有驅動的觀念,在團隊溝通,產品開發過程都有極大助益。

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活動花絮

  107/5/25 研討會盛況
  103/6/23 研討會盛況
▪ 魔術方塊遊戲
 

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