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AI人工智慧的機器學習與深度學習、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...
與此同時,為了彌補雲端運算上頻寬、延遲、儲存、資安等侷限,邊緣運算乘勢爆發,終端裝置被賦予了執行運算的能力,AI讓硬體的重要性再次被看見。
為了獲得更高的運算效能與功耗性能、更低的延遲、更高的安全性,以及用更短的開發週期,
FPGA 扮演著關鍵性的角色!
艾鍗學院特邀請具16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?
關鍵詞:
FPGA,SOC FPGA,Intel,Altera,Intel Quartus Prime,MegaWizard,Qsys,ModelSim,HDL,Verilog,
ARM Cortex-A,Avalon,AXI,IP Core,TestBench,Gigabit Ethernet,Cyclone V

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
Lawrence (講師具15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
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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
2、以業界的角度實作訓練,養成數位電路設計與數位訊號處理能力。
3、了解如何進行ASIC/FPGA chip integration Synthesis/Compile/Simulation。
4、掌握基於ARM的SoC FPGA硬核解決方案:設計SoC FPGA晶片、撰寫與驗證韌體Driver。
5、了解Timing Constraint,掌握系統穏定性的關鍵。
6、能夠掌握Debug技巧,活用Debug Tool,讓Debug更加快速有效率。
7、使具備Gigabit Ethernet MAC與PHY網路通訊界面處理的能力,進而能夠用FPGA實現一個Ethernet Frame。





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
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
▪ 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。
▪ 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?
基本上,FPGA 供應廠商,共有Altera、Xilinx、Lattices、Actel以及 Silliconblue,其中 Xilnix跟 Altera 可以說是並稱龍頭; 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 教學。像艾鍗講師本身在業界,Altera和Xilinx都有使用過,艾鍗的FPGA教學注重的是,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。
▪ 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 15.1 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. 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。
▪ 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。
▪ 專題製作的特色?
「5G、IoT、AIoT、ADAS來了,我們需要 速 度 。」 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,例如應用在金融交易的高頻交易(HFT)介面卡,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5G和FPGA部分,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。





