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◆課程目標

• 職場定位：Hardware Development Engineer for FPGA
• 本期目標：FPGA系統設計是現在熱門的嵌入式系統設計領域之一。和DSP和ARM系統設計相比，FPGA系統設計更接近底層硬件電路，因此清晰的硬件系統概念在FPGA設計中起著至關重要的作用。一個精通硬件電路原理的工程師，可以更快的進入FPGA系統的邏輯設計工作，而且可以設計出更適合硬件實現的HDL代碼。本階段學習目標是掌握FPGA硬件電路的基本知識、設計方法和調試技巧，并熟練掌握FPGA開發的軟件環境，為將來的邏輯設計工作打好基礎。

第一階段

    第一階段的課程主要幫助學員了解FPGA系統設計的基礎知識，掌握FPGA小系統硬件電路設計方法，學會操作QuartusII軟件來完成FPGA的設計和開發。

1.可編程邏輯設計技術簡介
2.可編程邏輯設計開發要點
3.可編程邏輯器件硬件
4.EDA軟件設計方法及發展趨勢
5.FPGA的設計流程
6.FPGA的常用開發工具
7.FPGA的基本結構
8.主流低成本FPGA Cyclone
9.新一代低成本FPGA Cyclone II
10.FPGA芯片的選型策略詳解
11.FPGA關鍵電路的設計（小電路設計）：
    11.1 FPGA管腳約束
    11.2 要點
    11.3 關鍵
    11.4 字符型液晶顯示器接口電路設計
    11.5 技巧
    11.6 撥碼開關設計
    11.7 撥碼開關電路設計 
    11.8 數碼管電路設計
    11.9 圖形液晶電路設計 
12.Alter FPGA的結構
    12.1  Alter 高密度FPGA-Stratix的結構、內部邏輯單元及接口
    12.2  Alter 主流低成本FPGA-Cyclone,Cyclone II 的結構、內部邏輯單元及接口
    12.3  Alter FPGA的布線

1. 實戰一：在Altera的FPGA開發板上運行一個接口實驗程序-交通燈的設計實現，如何控制Red,Green,Yellow燈在南北東西各個方向的交替運作。

   訓練課題：“交通燈的設計實現”
    實驗要點：
    1.1  Quartus II工程創建及屬性設置
    1.2  Quartus II源文件設計輸入方式
    1.3  Quartus II約束設計
    1.4  Quartus II工程編譯
    1.5  Quartus II仿真
    1.6  Quartus II硬件下載

第二階段

    熟練掌握硬件描述語言(Verilog HDL)是FPGA工程師的基本要求。通過本節課程的學習，學員可以了解目前流行的Verilog HDL語言的基本語法，掌握Verilog HDL語言中常用的基本語法。通過本節課程學習，學員可以設計一些簡單的FPGA程序，掌握組合邏輯和時序邏輯電路的設計方法。通過實戰訓練，學員可以對Verilog HDL語言有更深入的理解和認識。

1.Verilog HDL語言簡介
2.Verilog HDL語言邏輯系統
3.Verilog HDL操作數和操作符
4.Verilog HDL和VHDL語言的對比
5.Verilog HDL循環語句
6.Verilog HDL程序的基本結構
7.Verilog HDL語言的數據類型和運算符
8.Verilog HDL語言的賦值語句和塊語，阻塞和非阻塞賦值語句的區別
9.Verilog HDL語言的條件語句，包括IF語句和CASE語句的典型應用
10.Verilog HDL語言的其他常用語句
11.Verilog HDL語言實現邏輯電路

1. 實戰訓練二：
   訓練課題：“多路選擇器的設計”
    實驗要點：
    1.1  Quartus II軟件操作
    1.2  組合邏輯電路設計實現
    1.3  IF語句和CASE語句的使用
2. 實戰訓練三：
   訓練課題：“跑馬燈設計實現”
    實驗要點：
    2.1  Quartus II軟件操作
    2.2  時序邏輯電路設計實現
    2.3  分頻原理和實現方法
3. 實戰訓練四：
   訓練課題：“７段數碼管測試實驗-以動態掃描方式在８位數碼管“同時”顯示０-７”
   實驗要點：
    3.1  Quartus II軟件操作
    3.2  了解如何按一定的頻率輪流向各個數碼管的COM端送出低電平，同時送出對應的數據給各段。
    3.3  介紹多個數碼管動態顯示的方法。

第三階段

    雖然利用第二階段課程學到的HDL基本語法可以完成大部分的FPGA功能，但相對復雜的FPGA系統設計中，如果能夠合理的應用Verilog HDL的高級語法結構，可以達到事半功倍的效果。通過第三天課程的學習，學員可以掌握任務（TASK），函數（FUNCTION）和狀態機的設計方法，可以更好的掌握FPGA的設計技術。此外，本節課程還介紹了QuartusII軟件的常用的高級工具－SignalTAP，可以提高FPGA設計和調試的效率。

1. TASK和FUNCTION語句的應用場合
2. Verilog HDL高級語法結構－任務（TASK）
3. Verilog HDL高級語法結構－任務（FUNCTION）
4. 狀態機的設計原理及其代碼風格
5. 邏輯綜合的原則以及可綜合的代碼設計風格
6. SignalTap II在線邏輯分析儀使用方法

1. 實戰訓練五：
   訓練課題：“典型狀態機設計實例”
   實驗要點：
    1.1  FSM設計方法
    1.2  狀態機的編碼
    1.3  狀態機的初始化狀態和默認狀態（完整狀態機設計）
    1.4  狀態機的狀態定義風格
    1.5  狀態機的編寫風格
2. 實戰訓練六：
   訓練課題：“撥碼開關設計實驗”
   實驗要點：
    2.1  Quartus II輸入方式
    2.2  調試
    2.3 了解撥碼開關的工作原理及電路設計
3. 實戰訓練七：
   訓練課題：“矩陣鍵盤設計實驗”
   實驗要點：
    3.1  Quartus II原理圖輸入方式
    3.2 了解矩陣鍵盤的工作原理及電路設計