FPGA設計技術培訓（接口設計）培訓課程

培訓對象：
課程適合于使用Xilinx FPGA器件進行科研和產品開發的具有中等水平的工程技術人員，也適合于相關專業領域具有相當水平的教師和研究生。參加學習的學員只需要具有數字電路的基礎知識即可完成本課程的學習。
課程目標：
1.掌握基本的FPGA硬件電路設計，包括FPGA和外設電路設計原則。
2.掌握FPGA外設開發基本技能，包括HDL編程、ISE和PlanAhead軟件的使用。
3.掌握FPGA常用外設接口的設計與實現，包括RS232、I2C、SPI、USB和以太網接口。
4.掌握高速ADC、DAC原理及其驅動電路的設計與實現以及高速視頻ADC、DAC 接口設計。
5.掌握高速串行接口實現方案，重點學習Xilinx FPGA內嵌的Rocket I/O、GTP和GTX硬核的使用方法。
6.掌握Rapid IO、PCI-E等主流高速總線的工作原理、解決方案和對應電路設計以及驅動編寫。
7.掌握SRAM、DDR I/II SDRAM、Flash等存儲器的工作原理、接口電路以及對應的驅動設計。
教學大綱
基于Xilinx FPGA的硬件電路和數字接口課程主要包括7個主題
主題1：Xilinx FPGA設計基礎
學習目標?
掌握FPGA數字系統開發的基本知識，包括HDL語言、FPGA結構以及ISE軟件的基本操作，具備基本的FPGA編程能力，為后續的開發做好準備。
學習內容?
一、掌握Xilinx FPGA開發與設計的基本軟、硬知識
1．學習以FPGA為核心處理模塊的系統設計思想，同時掌握FPGA數字系統中各類接口電路的設計方法。
2．介紹Xilinx 6和7系列FPGA和之前Xilinx芯片的不同以及Xilinx FPGA最新的接口類型。
3．學習FPGA開發流程以及相應的ISE和PlanAhead軟件操作基礎，重點闡述最新版本ISE軟件的創新設計理念。
4．ISE開發流程簡述；
5．重點剖析PlanAhead開發流程以及在接口開發中的方法和主要特色；
主題2：基本接口的設計和實現
學習目標?
學習常用外設接口的硬件電路設計以及相應的實現方式。介紹的接口包括RS485、RS232、I2C、SPI、USB和以太網接口，使得學員能夠掌握FPGA應用系統中大多數外設接口的設計與實現的方法和技能。
學習內容?
一、基本接口的協議標準和HDL代碼實現
1．RS232接口的FPGA設計方法；
2．I2C接口的FPGA設計方法；
3．SPI接口的FPGA設計方法；
4．USB接口的FPGA設計方法。
5．以太網接口的FPGA設計方法，以及對應的驅動和協議棧處理。
主題3：ADC/DAC接口專題
學習目標?
學習高速ADC、DAC原理及其驅動電路的設計與實現，包括視頻專用編解碼芯片與通用的高速ADC/DAC芯片。
學習內容?
1．通用高速ADC、DAC選型考慮以及評價、應用基礎；
2．通用高速ADC、DAC芯片的采樣定理、電路設計以及接口驅動的HDL實現；
3．掌握視頻解碼與編碼芯片的接口設計技巧，以及對ITU656數據格式解碼；
4．掌握音頻接口ADC、DAC的工作原理以及電路設計和相應的驅動代碼設計；
1．掌握高速視頻VGA DAC 接口設計方法和相應驅動；
主題4：SERDES接口專題
學習目標?
學習高速串行接口的實現方案以及相應的電路和驅動代碼設計，重點掌握Xilinx FPGA內嵌的Rocket I/O、GTP和GTX硬核的使用方法。
學習內容?
1．掌握高速串行接口的工作原理、常用解決方案及其對應的電路設計和FPGA驅動代碼的編寫；
2．Xilinx GTP Serdes模塊的特征和使用方法；
1．Xilinx SERDES開發示例。
主題5：Rapid IO接口專題
學習目標?
學習Rapid IO的實現方案以及關鍵點，重點掌握基于Xilinx FPGA的Rapid IO開發流程與方法。
學習內容?
1．掌握Rapid IO接口的工作原理、常用解決方案及其對應的電路設計和FPGA驅動代碼的編寫；
1．Xilinx Rapid IO開發示例。
主題6：PCI-E和千兆以太網接口專題
學習目標
學習PCI-E和千兆以太網的實現方案以及關鍵點，重點掌握基于Xilinx FPGA的PCI-E和千兆以太網的開發流程與方法。
學習內容?
1．掌握PCI-E接口的工作原理、常用解決方案及其對應的電路設計和FPGA驅動代碼的編寫；
2．Xilinx PCI-E開發示例。
3．掌握千兆以太網接口的工作原理、常用解決方案及其對應的電路設計和FPGA驅動代碼的編寫；Xilinx 千兆以太網開發示例。
主題7：存儲器設計專題
學習目標?
學習存儲器接口電路的設計和實現。課程內容主要包括SRAM、SDR SDRAM、DDR 2/3 SDRAM、Flash等存儲器的工作原理、接口電路以及對應的驅動設計。
學習內容?
1．源同步設計方法以及FPGA內部跨時鐘域設計技巧。
2．數字系統的時鐘解決方案（DCM/PLL、時鐘芯片），LVDS和LVPEL等差分傳輸標準的應用。
3．SRAM接口的電路設計和HDL代碼實現。
4．MIG（Memory Interface Generator）IP Core的使用。
5．DDR2/DDR3 MIG開發講解；
6．DDR2板級開發演示實例。
7．基于7系列的高速存儲接口設計方案