دوره FPGA

سرفصل آموزشی دوره FPGA

آشنایی با FPGA و محیط توسعه Vivado

• تفاوت میکروکنترلر و FPGA
• آشنایی با ساختار داخلی و معماری FPGA
• بررسی مدارهای منطقی مورد استفاده در FPGA
• معرفی خانواده‌های FPGA شرکت Xilinx و سایر تولیدکنندگان
• آشنایی با نرم‌افزارهای ISE و Vivado و تفاوت‌های آن‌ها
• معرفی محیط Vivado و ساختار پروژه (Hierarchy)
• ایجاد اولین پروژه و آشنایی با محیط کدنویسی Vivado

 مقدمات برنامه‌نویسی VHDL

• آشنایی با منطق ترکیبی و ترتیبی
• بررسی ساختار فایل‌های VHDL (Library، Entity و Architecture)
• آموزش Syntax دستورات پرکاربرد VHDL
• آموزش Process، Signal Assignment و دستورات شرطی
• پیاده‌سازی عملی مدارهای MUX و D Flip-Flop
• آشنایی با شبیه‌ساز XSim
• تحلیل Waveform و بررسی نتایج شبیه‌سازی

 طراحی مدارات ترتیبی و Testbench

• طراحی شمارنده و مقسم فرکانس
• طراحی Reset سنکرون و آسنکرون
• استفاده از Enable در طراحی مدارات
• کاهش فرکانس کلاک تا یک هرتز
• آموزش طراحی Testbench
• تفاوت ماژول‌های قابل سنتز و غیرقابل سنتز
• تست عملکرد مدار در محیط شبیه‌سازی

 پیاده‌سازی پروژه روی FPGA

• آشنایی با Vivado Design Flow
• مراحل Synthesis، Implementation و Bitstream Generation
• آموزش فایل‌های Constraint (XDC)
• تخصیص پایه‌ها (Pin Assignment)
• تحلیل Netlist
• پروگرام FPGA با JTAG
• اجرای پروژه چشمک‌زن LED روی برد

دیباگ و طراحی مدارات ورودی

• بررسی پدیده Switch Bouncing
• طراحی مدار حذف نویز کلیدها
• طراحی Edge Detector
• آشنایی با ابزارهای Debug شامل ILA و VIO
• افزودن هسته‌های Debug به پروژه
• مشاهده و تحلیل سیگنال‌ها در محیط Vivado

ماشین‌های حالت (FSM)

• آشنایی با مفاهیم ماشین حالت
• بررسی مدل‌های Moore و Mealy
• مقایسه معماری تک‌پروسسی و دوپروسسی
• طراحی FSM با VHDL
• پیاده‌سازی پروژه رقص نور
• تست پروژه در شبیه‌ساز و روی برد

 مدولاسیون PWM

• آشنایی با مفهوم PWM
• پیاده‌سازی مولد PWM
• شبیه‌سازی مدار
• ترکیب PWM با Edge Detector و FSM
• طراحی پروژه دیمر LED
• تست عملی روی برد FPGA

آشنایی با IP Coreها

• معرفی Clock Wizard
• آشنایی با FIFO
• معرفی Block RAM
• مدیریت انتقال داده با FIFO و BRAM
• شبیه‌سازی پروژه
• پیاده‌سازی روی سخت‌افزار

 ارتباط سریال UART (بخش ارسال)

• مفاهیم ارتباط UART
• محاسبه Baud Rate
• مفهوم Oversampling
• پیاده‌سازی بخش ارسال (TX)
• شبیه‌سازی عملکرد
• ارسال داده از برد به کامپیوتر

 ارتباط سریال UART (بخش دریافت)

• مفهوم Oversampling در گیرنده
• طراحی بخش دریافت (RX)
• شبیه‌سازی عملکرد گیرنده
• دریافت داده از کامپیوتر توسط برد
• تست عملی با نرم‌افزار Hercules یا Docklight

آینده شغلی دوره دوره FPGA

این دوره نقطه شروع ورود به دنیای FPGA و طراحی دیجیتال است و دانش‌پذیران را برای ادامه مسیر در حوزه‌های طراحی FPGA، سیستم‌های نهفته (Embedded Systems)، مخابرات، پردازش تصویر، هوش مصنوعی لبه (Edge AI)، اتوماسیون صنعتی و اینترنت اشیا (IoT) آماده می‌کند. پس از تکمیل مهارت‌های تخصصی، امکان فعالیت در واحدهای تحقیق و توسعه (R&D) و شرکت‌های فعال در حوزه الکترونیک و فناوری فراهم خواهد شد.

روش برگزاری دوره دوره FPGA

کلاس بصورت عملی و پرژه محور برگزار خواهد شد و شرکت کنندگان تمامی پروژه های انجام شده در طول دوره را بر روی سخت افزار پیاده سازی خواهد کرد.

توانایی دانشجو در پایان دوره دوره FPGA

• توانایی کار با انواع تراشه‌های شرکت Xilinx
• توانایی پیاده‌سازی پروژه‌ بر روی نرم‌افزار Vivado و در ادامه‌ی آن پروگرام بر روی سخت‌فزار
• توانایی دیباگ و عیب‌یابی پروژه‌های مبتنی بر FPGA
• توانایی پیاده سازی کد بر رویXilinx Zynq XC7Z010

سوالات متداول دانشجویان

برای شرکت در دوره FPGA چه پیش نیازی باید داشته باشم ؟

برای یادگیری طراحی مدارهای دیجیتال مبتنی بر FPGA نیاز به دانش اصول مدارهای دیجیتال و یا مدارمنطقی می باشد. دانش برنامه نویسی نیز از ضروریات شرکت در این دوره هست چرا که در این الگوریتم برنامه نویسی آموزش داده نمی شود و صرفا دستورات کاربردی مبتنی بر زبان برنامه نویسی vhdl آموزش داده می شود .

هم چنین کار با مدارهای الکترونیک دیجیتال در هر حوزه ای از جمله میکروکنترلر نیز می تواند به فراگیران این مهارت کمک کند .

 آیا امکان ثبت نام بصورت اقساطی وجود دارد؟
بله، با استفاده از درگاه اسنپ پی می توانید دوره مورد نظر خود را در 4 قسط پرداخت کنید .

آیا برای یادگیری FPGA نیاز به توانمندی برنامه نویسی میکروکنترلر می باشد ؟

برای شروع یادگیری طراحی مدارهای دیجیتال مبتنی بر FPGA نیاز به سابقه کار با میکروکنترلر ضروری نیست . اما با تجربه ای که در این سالیان بدست آمده افرادی که سابقه کار با میکروکنترلرها را دارند به صورت مفیدتر و مناسب تری در دوره عمل می کنند و کیفیت یادگیری ایشان نسبت به سایرین بالاتر است .

به نظر شما فردی که تسلط زیادی به مبانی دیجیتال ندارد بهتر است برای یادگیری میکرو ARM  را انتخاب کند یا FPGA ؟

به صورت کلی حوزه  میکروکنترلر و FPGA دو مقوله جداگانه هستند و حتی می‌شود هر دو مهارت را به صورت موازی پیگیری کرد. هر دو حوزه بسیار خوب هستند و می‌توانند از نظر شغلی به شما کمک زیادی کنند. اما توجه شود که برای یادگیری میکروکنترلرها و هم چنین FPGA تسلط به مدارمنطقی بسیار حائز اهمیت است .

یادگیری FPGA با کدام زبان برنامه نویسی مناسب تر است ؟

برای پیاده‌سازی طراحی دیجتیال با استفاده از FPGA ابتدا باید یک زبان توصیف سخت‌افزاری را به خوبی یاد بگیرید و به آن مسلط شوید. هر کدام از زبان‌های VHDL و Verilog برای این کار مناسب هستند و هیچ تفاوتی از لحاظ قدرت پیاده‌سازی ندارند.

آیا در طول دوره از سخت افزار هم جهت یادگیری استفاده می شود؟

بله؛ باتوجه به اینکه دوره های نیراسیستم به صورت کاملا عملی برگزار می شوند، برد Xilinx Zynq XC7Z010  نیز در اختیار دانشجویان قرارداده می شود و دانشجویان در طول دوره پروژه های متعددی را توسط بردهای آموزشی انجام می دهند.

آیا برای استفاده از سخت افزار و بردهای آموزشی باید هزینه جداگانه ای پرداخت کرد؟

خیر؛ بردهای آموزشی در طول دوره و جهت استفاده در کلاس به صورت رایگان در اختیار دانشجویان قرار می گیرد.

آیا امکان تهیه برد آموزشی برای استفاده خارج از کلاس نیز وجود دارد؟

بله؛ در صورتی که دانشجو جهت انجام تمرینات خارج از کلاس و انجام پروژه های شخصی نیازمند برد آموزشی  باشد می تواند برد مورد نیاز را از مرکز آموزش نیراسیستم خریداری نماید اما هیچ اجباری در این خصوص وجود ندارد.

آیا در انتهای دوره برای شرکت کنندگان گواهینامه صادر می شود؟

در صورتی که دانشجو در پایان دوره نمره ی لازم را کسب کند موفق به دریافت گواهینامه خواهید شد. حد نصاب نمره 70 از 100 بوده و از مجموع نمرات فعالیت های کلاسی، کوییز ها ، تمرینات و آزمون پایانی دانشجو محاسبه می شود.

نحوه برگزاری آزمون پایانی دوره به چه صورت است؟

مدت زمان مشخصی از جلسه پایانی هر دوره به برگزاری آزمون اختصاص می یابد. این آزمون کاملا عملی بوده و سوال مطرح شده در قالب یک پروژه شامل دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری می باشد. دانشجویان باید در زمان تعیین شده کد مورد نظر سوال را نوشته و روی سخت افزاری که در اختیارشان قراردارد آن را برنامه ریزی کرده و اجرا کنند.

آیا برای این دوره جزوه یا کتاب خاصی باید خریداری شود ؟

 در تمامی دوره های آموزشی کتاب ها ، مراجع و فایل های آموزشی مختلفی توسط اساتید معرفی می گردد .

پاسخ به پرسش های شما