FPGA数字信号处理设计

  •  课程目标

    本课程分为两个专题,分别针对Altera和Xilinx的数字信号处理解决方案进行培训。分别针对Altera/Xilinx FPGA的DSP 解决方案,围绕数字信号处理原理,系统算法结构及RTL仿真,Matlab及Simulink,DSP Builder/System Generator 工具箱,软硬件协同调试等内容展开培训,通过通信、多媒体等领域的案例对FPGA的算法实现进行深入分析。

  •  师资团队

  • 华清创客企业内训讲师,均是来自各个领域的资深专家,均拥有6年以上大型项目经验。

  •  培养对象

    学员学习本课程应具备下列基础知识:
    ①有verilog 或 C语言基础;
    ②了解FPGA SOC;

  •  培训方式

第一种:华清创客讲师面授
课时:共4天,每天6学时,总计24学时
◆费用:公司(3500元),个人自费(2900元),学生自费(2500元,凭有效证件)
◆培训证书:工业和信息化部《国家信息技术应用技能FPGA数字信号处理工程师认证证书》(认证费500元)
◆外地学员:代理安排食宿(需提前预定)

第二种:线上直播授课
直播课时:共8天,每天3学时,总计24学时;
辅导:授课期间,辅导老师每天有1小时的辅导直播
◆费用:公司(3500元),个人自费(2900元),学生自费(2500元,凭有效证件)
◆培训证书:工业和信息化部《国家信息技术应用技能FPGA数字信号处理工程师认证证书》(认证费500元)

第三种:企业定制培训
课时:根据定制的大纲确定课时
费用:根据课程难度,每课时1500~3000元
◆培训证书:工业和信息化部《国家信息技术应用技能FPGA数字信号处理工程师认证证书》(认证费500元)

    •  质量保证

      1、培训过程中,如有部分内容理解不透或消化不好,可免费在下期培训班中重听;

      2、培训结束后免费提供一个月的技术支持,充分保证培训后出效果;

      3、培训合格学员可享受免费推荐就业机会。

    •  课程大纲


      第一章                           

      学习目标:第一天的课程首先介绍数字信号处理的基本概念,重点讲述常用数字信号处理模块的FPGA实现,通过硬件描述语言对这些模块的描述和验证,帮助学员加深对算法硬件实现的认识。通过对MatlabSimulink使用方法的介绍,帮助学员掌握最重要的数字信号处理工具的使用方法。        

      1

      1. 数字信号处理的FPGA解决方案及设计流程              

        本节将介绍利用FPGA实现数字信号处理的优势,对比常规数字信号处理设计流程和基于FPGA的数字信号处理设计流程的异同点,使学员了解Altera的数字信号处理解决方案及设计流程。             

      本节要点:                  

              1.1 基于FPGA的数字信号处理的优势         

              1.2 数字信号处理设计流程            

              1.3 基于FPGA的解决方案及设计流程         

              1.4 基于DSP Builder的设计流程           

      2         

      2. 常见算术运算的FPGA实现         

           本节将介绍FPGA中数的表示方法,帮助学员理解定点数和浮点数的表示方法,掌握基本的算术运算的FPGA实现。              

      本节要点:                  

              2.1 数的表示,定点数及浮点数            

              2.2 常见算术运算的FPGA实现(加///除)                  

              2.3 CORDIC算法               

      3         

      3. 数字信号处理基础及其FPGA实现              

      本节将重点介绍几种常用的数字信号处理方法,并给出其硬件语言描述方法和Altera IP核实现方法,为使用FPGA进行更复杂的数字信号处理打下基础。             

      本节要点:                  

              3.1 NCOFPGA实现               

              3.2 FFTFPGA实现                 

              3.3 FIRFPGA实现                 

              3.4 CICFPGA实现                 

      4         

      4. 常见算术运算的FPGA实现及仿真训练              

        本节通过学员动手及进行实验,掌握常见的算术运算的FPGA实现方法,熟悉QuartusIISynplifyModelsim等常用工具的使用方法,为课程的进一步学习打下基础。               

      本节要点             

              4.1 QuartusII/Synplify/Modelsim工具使用              

              4.2 常见算术运算的Verilog实现与仿真               

      5         

      5. 典型数字信号处理算法实现及仿真训练            

           本节由学员动手完成几个典型数字信号处理算法实验,掌握在QuartusII中生成及例化IP的方法,掌握利用Modelsim进行IP核仿真的方法。            

      本节要点:                  

              5.1 DSP Builder使用方法         

              5.2 Modelsim仿真库编译方法                 

              5.3 典型数字信号处理算法的实现与仿真  

          

      第二章                           

      学习目标:第二天的课程将对MatlabSimulink的使用方法进行介绍,对MATLAB基本操作,MATLAB语言,Simulink建模方法进行深入浅出的讲解,帮助学员掌握最重要的数字信号处理工具的使用方法                  

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      1. MATLAB基础          

        本节为学员介绍MATLAB的基础知识,使学员了解MATLAB工具的强大功能,学会MATLAB界面操作及常用操作命令。   

      本节要点:                  

              1.1 MATLAB概述,仿真原理概述          

              1.2 MATLAB集成开发环境               

              1.3 矩阵运算/线性方程组/绘图/文件操作命令           

      7         

      2. MATLAB语言          

        本节为学员介绍较为深层的MATLAB内容,包括脚本,函数,M语言语法,M程序调试等,使学员掌握这种高效的工程计算语言,为进行系统级的算法开发打下基础。

      本节要点:                  

              2.1 M文件:M脚本文件、M函数文件                 

              2.2 M程序语法:运算符及控制结构             

              2.3 M程序的调用及调试                 

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      3. Simulink基础           

        本节为学员介绍使用Simulink来进行系统建模、仿真和分析的方法,并介绍Simulink 的部分软件工具包,使学员学会这种图形化建模的方法,同时为学员介绍AlteraSimulink扩展的DSP Builder工具箱。                 

      本节要点:                  

              3.1 Simulink图形化建模基本操作           

              3.2 Simulink层次化设计方法           

              3.3 Simulink典型软件工具箱           

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      4. MATLAB基础实验          

        本节由学员完成一系列有针对性的简单实验,使学员掌握MATLAB基本的界面环境操作方法及简单的MATLAB操作方法。           

      本节要点:                  

              4.1 MATLAB工具的集成开发环境          

              4.2 MATLAB工作区语法规则          

              4.3 可视化命令编写方法                

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      5. MATLAB语言基础实验          

        本节以M语言为主要实验对象,学员通过编写M文件及M函数,实现特定的功能。通过练习,学员将掌握使用MATLAB进行算法仿真的方法。           

      本节要点:                  

              5.1 MATLAB M文件编辑器使用方法              

              5.2 M文件及M函数实验                

      11      

      6. Simulink建模实验           

        本节以Simulink基础工具箱及几个典型的工具箱为实验基础,使学员在实践中掌握Simulink的图形化建模方法及集成开发工具的使用方法。           

      本节要点:                  

              6.1 Simulink图形化建模基本实验           

              6.2 Simulink层次化建模实验           

              6.3 典型模块建模实验  

          

      第三章                           

      学习目标:第三天的课程将重点介绍Altera FPGA专用数字信号处理单元结构及调用方法,为学员讲解主要的数字信号处理IPDSP Builder设计要点,通过几个典型的实验使学员掌握Altera系统级算法设计工具的使用方法。            

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      1. Altera数字信号处理IP          

        本节将介绍Altera FPGADSP资源结构以及Altera提供的重要数字信号处理IP,通过学习学员将了解使用Altera FPGA进行数字信号处理的特殊资源。           

      本节要点:                  

              1.1 Altera乘法器结构              

              1.2 数字信号处理/多媒体信号处理/通信与网络处理IP             

              1.3 常用IP设计方法               

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      2. DSP Builder工具箱         

        本节对AlteraDSP Builder工具箱进行详细介绍,包括包含的IP模块,工具,参数,使用方法等,使学员了解此工具箱的结构,掌握其使用方法。           

      本节要点:                  

              2.1 Altera Blockset/Altera Advanced Blockset         

              2.2 DSP Builder工具箱的IP模块             

              2.3 模块参数、系统仿真参数及硬件意义            

              2.4 模块的使用方法                

      14      

      3. DSP Builder建模方法及设计要点         

        本节从系统层面上对使用DSP Builder工具进行数字信号处理建模时的设计要点,系统结构设计方法,层次化设计方法,设计工具间的接口方法以及软硬件协同仿真方法进行了介绍。               

      本节要点:                  

              3.1 DSP Builder设计要点         

              3.2 DSP Builder系统结构及层次化设计         

              3.3 DSP BuilderSOPC Builder协同设计               

              3.4 软硬件协同仿真                

      15      

      4. 建立第一个DSP Builder工程                

        本节由学员动手完成一个简单的DSP Builder工程,学习模块调用方法,参数设置方法,完成仿真并在开发板上实现。     

      本节要点:                  

              4.1 DSP Builder建模         

              4.2 仿真参数及模块参数设置                

              4.3 模型的仿真及硬件实现            

              4.4 层次化建模方法                

      16      

      5. DSP BuilderSOPC接口设计实验                

        本节通过SOPC Builder来调用DSP Builder模块,学习嵌入式工具和算法工具之间的协同设计方法。                 

      本节要点:                  

              5.1 Avalon接口设计                  

              5.2 SOPC Builder工具协同设计                  

      17      

      6. DSP Builder使用HDL模块实验             

        本节由学员完成包含HDL Import模块的系统建模实验,学会在Simulink中添加自定义HDL功能模块的方法。               

      本节要点:                  

              6.1 HDL Import建模方法                  

              6.2 系统建模仿真与实现                

      18      

      7. DSP Builder硬件在环HIL实验               

        本节是一个Hardware In the Loop的软硬件协同仿真实验,通过实验学员可以掌握DSP Builder算法模块在FPGA中实现并将输出利用Simulink工具进行仿真调试的方法。       

      本节要点:                  

              7.1 HIL系统建模               

              7.2 软硬件协同仿真方法       

          

      第四章                           

      学习目标:第四天的课程将对数字信号处理的几个热门领域:通信、图像处理以及音频处理等进行介绍,分析这几个应用领域的典型数字信号处理算法,并使用系统建模工具进行几个典型算法的仿真与实验。             

      19      

      1. 通信处理系统                

        本节以通信领域为背景,对通信系统及软件无线电的结构进行介绍,分析常见的通信收发信机中的常见Verilog算法实现。           

      本节要点:                  

              1.1 通信系统及软件无线电            

              1.2 通信处理工具箱                

              1.3 常见应用:调制解调,信号编解码,同步设计            

      20      

      2. 图像处理系统                

        本节以图像处理领域为背景,对图像处理的MATLAB实现进行介绍,对Simulink的图像处理工具箱以及DSP Builder的相关模块进行介绍。           

      本节要点:                  

              2.1 图像处理基础及常用操作                

              2.2 图像处理工具箱                

                  2.3 常见应用:图像分析与增强,图像变换,图像复原,图像分割与边缘检测,图像编解码            

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      3. 语音处理系统                

           本节以语言处理领域为背景,介绍语音处理的基本原理及利用MATLAB进行语音处理系统仿真的操作方法,对信号处理工具箱和DSP Builder中语音处理的相关模块进行介绍。

      本节要点:                  

              3.1 音频和语音处理基础及常用操作            

              3.2 信号处理工具箱               

              3.3 常见应用:音频编解码,语音识别,语音分析,语音合成                

      22      

      4. 调制解调的VerilogMatlab实验              

           本节和学员一起完成典型调制解调算法的VerilogMATLAB设计与仿真,加深学员对Verilog语言及MATLAB的认识。         

      本节要点:                  

              4.1 调制解调算法            

              4.2 Verilog实现与仿真             

              4.3 MATLAB实现与仿真          

      23      

      5. 图像边缘检测HIL实验                 

        本节和学员一起完成图像边缘检测算法的实验,使用DSP Builder和开发板完成HIL软硬件协同仿真,加深学员对DSP Builder工具和FPGA实现的认识。                 

      本节要点:                  

              5.1 图像边缘检测算法            

              5.2 DSP Builder建模         

              5.3 HIL软硬件协同仿真          

      24      

      6. 语音回声系统实验                

           本节和学员一起完成一个语音回声系统实验,使学员从最感性的语音到基于FPGA的数字信号处理有一个完整的认识。                  

              6.1 语音回声系统结构            

              6.2 DSP Builder建模         

              6.3 HIL软硬件协同仿真           



the end

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