FPGA數字信號處理設計
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課程目標
本課程分為兩個專題，分別針對Altera和Xilinx的數字信號處理解決方案進行培訓。分別針對Altera/Xilinx FPGA的DSP 解決方案，圍繞數字信號處理原理，系統算法結構及RTL仿真，Matlab及Simulink，DSP Builder/System Generator 工具箱，軟硬件協同調試等內容展開培訓，通過通信、多媒體等領域的案例對FPGA的算法實現進行深入分析。
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師資團隊
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華清創客企業內訓講師，均是來自各個領域的資深專家，均擁有6年以上大型項目經驗。
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培養對象
學員學習本課程應具備下列基礎知識：
①有verilog 或 C語言基礎；
②了解FPGA SOC； -
培訓方式
第一種：華清創客講師面授
課時：共4天，每天6學時，總計24學時
◆費用：公司(3500元)，個人自費（2900元），學生自費（2500元，憑有效證件）
◆培訓證書：工業和信息化部《國家信息技術應用技能FPGA數字信號處理工程師認證證書》（認證費500元）
◆外地學員：代理安排食宿（需提前預定）
第二種：線上直播授課
直播課時：共8天，每天3學時，總計24學時；
輔導：授課期間，輔導老師每天有1小時的輔導直播
◆費用：公司(3500元)，個人自費（2900元），學生自費（2500元，憑有效證件）
◆培訓證書：工業和信息化部《國家信息技術應用技能FPGA數字信號處理工程師認證證書》（認證費500元）
第三種：企業定制培訓
課時：根據定制的大綱確定課時
費用：根據課程難度，每課時1500~3000元
◆培訓證書：工業和信息化部《國家信息技術應用技能FPGA數字信號處理工程師認證證書》（認證費500元）
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質量保證
1、培訓過程中，如有部分內容理解不透或消化不好，可免費在下期培訓班中重聽；
2、培訓結束后免費提供一個月的技術支持，充分保證培訓后出效果；
3、培訓合格學員可享受免費推薦就業機會。
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課程大綱
第一章
學習目標：第一天的課程首先介紹數字信號處理的基本概念，重點講述常用數字信號處理模塊的FPGA實現，通過硬件描述語言對這些模塊的描述和驗證，幫助學員加深對算法硬件實現的認識。通過對Matlab和Simulink使用方法的介紹，幫助學員掌握最重要的數字信號處理工具的使用方法。
第1節
1. 數字信號處理的FPGA解決方案及設計流程
本節將介紹利用FPGA實現數字信號處理的優勢，對比常規數字信號處理設計流程和基于FPGA的數字信號處理設計流程的異同點，使學員了解Altera的數字信號處理解決方案及設計流程。
本節要點：
1.1 基于FPGA的數字信號處理的優勢
1.2 數字信號處理設計流程
1.3 基于FPGA的解決方案及設計流程
1.4 基于DSP Builder的設計流程
第2節
2. 常見算術運算的FPGA實現
本節將介紹FPGA中數的表示方法，幫助學員理解定點數和浮點數的表示方法，掌握基本的算術運算的FPGA實現。
本節要點：
2.1 數的表示，定點數及浮點數
2.2 常見算術運算的FPGA實現（加/減/乘/除）
2.3 CORDIC算法
第3節
3. 數字信號處理基礎及其FPGA實現
本節將重點介紹幾種常用的數字信號處理方法，并給出其硬件語言描述方法和Altera IP核實現方法，為使用FPGA進行更復雜的數字信號處理打下基礎。
本節要點：
3.1 NCO的FPGA實現
3.2 FFT的FPGA實現
3.3 FIR的FPGA實現
3.4 CIC的FPGA實現
第4節
4. 常見算術運算的FPGA實現及仿真訓練
本節通過學員動手及進行實驗，掌握常見的算術運算的FPGA實現方法，熟悉QuartusII，Synplify，Modelsim等常用工具的使用方法，為課程的進一步學習打下基礎。
本節要點
4.1 QuartusII/Synplify/Modelsim工具使用
4.2 常見算術運算的Verilog實現與仿真
第5節
5. 典型數字信號處理算法實現及仿真訓練
本節由學員動手完成幾個典型數字信號處理算法實驗，掌握在QuartusII中生成及例化IP的方法，掌握利用Modelsim進行IP核仿真的方法。
本節要點：
5.1 DSP Builder使用方法
5.2 Modelsim仿真庫編譯方法
5.3 典型數字信號處理算法的實現與仿真
第二章
學習目標：第二天的課程將對Matlab和Simulink的使用方法進行介紹，對MATLAB基本操作，MATLAB語言，Simulink建模方法進行深入淺出的講解，幫助學員掌握最重要的數字信號處理工具的使用方法
第6節
1. MATLAB基礎
本節為學員介紹MATLAB的基礎知識，使學員了解MATLAB工具的強大功能，學會MATLAB界面操作及常用操作命令。
本節要點：
1.1 MATLAB概述，仿真原理概述
1.2 MATLAB集成開發環境
1.3 矩陣運算/線性方程組/繪圖/文件操作命令
第7節
2. MATLAB語言
本節為學員介紹較為深層的MATLAB內容，包括腳本，函數，M語言語法，M程序調試等，使學員掌握這種高效的工程計算語言，為進行系統級的算法開發打下基礎。
本節要點：
2.1 M文件：M腳本文件、M函數文件
2.2 M程序語法：運算符及控制結構
2.3 M程序的調用及調試
第8節
3. Simulink基礎
本節為學員介紹使用Simulink來進行系統建模、仿真和分析的方法，并介紹Simulink 的部分軟件工具包，使學員學會這種圖形化建模的方法，同時為學員介紹Altera為Simulink擴展的DSP Builder工具箱。
本節要點：
3.1 Simulink圖形化建模基本操作
3.2 Simulink層次化設計方法
3.3 Simulink典型軟件工具箱
第9節
4. MATLAB基礎實驗
本節由學員完成一系列有針對性的簡單實驗，使學員掌握MATLAB基本的界面環境操作方法及簡單的MATLAB操作方法。
本節要點：
4.1 MATLAB工具的集成開發環境
4.2 MATLAB工作區語法規則
4.3 可視化命令編寫方法
第10節
5. MATLAB語言基礎實驗
本節以M語言為主要實驗對象，學員通過編寫M文件及M函數，實現特定的功能。通過練習，學員將掌握使用MATLAB進行算法仿真的方法。
本節要點：
5.1 MATLAB M文件編輯器使用方法
5.2 M文件及M函數實驗
第11節
6. Simulink建模實驗
本節以Simulink基礎工具箱及幾個典型的工具箱為實驗基礎，使學員在實踐中掌握Simulink的圖形化建模方法及集成開發工具的使用方法。
本節要點：
6.1 Simulink圖形化建模基本實驗
6.2 Simulink層次化建模實驗
6.3 典型模塊建模實驗
第三章
學習目標：第三天的課程將重點介紹Altera FPGA專用數字信號處理單元結構及調用方法，為學員講解主要的數字信號處理IP和DSP Builder設計要點，通過幾個典型的實驗使學員掌握Altera系統級算法設計工具的使用方法。
第12節
1. Altera數字信號處理IP
本節將介紹Altera FPGA的DSP資源結構以及Altera提供的重要數字信號處理IP，通過學習學員將了解使用Altera FPGA進行數字信號處理的特殊資源。
本節要點：
1.1 Altera乘法器結構
1.2 數字信號處理/多媒體信號處理/通信與網絡處理IP
1.3 常用IP設計方法
第13節
2. DSP Builder工具箱
本節對Altera的DSP Builder工具箱進行詳細介紹，包括包含的IP模塊，工具，參數，使用方法等，使學員了解此工具箱的結構，掌握其使用方法。
本節要點：
2.1 Altera Blockset/Altera Advanced Blockset
2.2 DSP Builder工具箱的IP模塊
2.3 模塊參數、系統仿真參數及硬件意義
2.4 模塊的使用方法
第14節
3. DSP Builder建模方法及設計要點
本節從系統層面上對使用DSP Builder工具進行數字信號處理建模時的設計要點，系統結構設計方法，層次化設計方法，設計工具間的接口方法以及軟硬件協同仿真方法進行了介紹。
本節要點：
3.1 DSP Builder設計要點
3.2 DSP Builder系統結構及層次化設計
3.3 DSP Builder及SOPC Builder協同設計
3.4 軟硬件協同仿真
第15節
4. 建立第一個DSP Builder工程
本節由學員動手完成一個簡單的DSP Builder工程，學習模塊調用方法，參數設置方法，完成仿真并在開發板上實現。
本節要點：
4.1 DSP Builder建模
4.2 仿真參數及模塊參數設置
4.3 模型的仿真及硬件實現
4.4 層次化建模方法
第16節
5. DSP Builder的SOPC接口設計實驗
本節通過SOPC Builder來調用DSP Builder模塊，學習嵌入式工具和算法工具之間的協同設計方法。
本節要點：
5.1 Avalon接口設計
5.2 與SOPC Builder工具協同設計
第17節
6. DSP Builder使用HDL模塊實驗
本節由學員完成包含HDL Import模塊的系統建模實驗，學會在Simulink中添加自定義HDL功能模塊的方法。
本節要點：
6.1 HDL Import建模方法
6.2 系統建模仿真與實現
第18節
7. DSP Builder硬件在環HIL實驗
本節是一個Hardware In the Loop的軟硬件協同仿真實驗，通過實驗學員可以掌握DSP Builder算法模塊在FPGA中實現并將輸出利用Simulink工具進行仿真調試的方法。
本節要點：
7.1 HIL系統建模
7.2 軟硬件協同仿真方法
第四章
學習目標：第四天的課程將對數字信號處理的幾個熱門領域：通信、圖像處理以及音頻處理等進行介紹，分析這幾個應用領域的典型數字信號處理算法，并使用系統建模工具進行幾個典型算法的仿真與實驗。
第19節
1. 通信處理系統
本節以通信領域為背景，對通信系統及軟件無線電的結構進行介紹，分析常見的通信收發信機中的常見Verilog算法實現。
本節要點：
1.1 通信系統及軟件無線電
1.2 通信處理工具箱
1.3 常見應用：調制解調，信號編解碼，同步設計
第20節
2. 圖像處理系統
本節以圖像處理領域為背景，對圖像處理的MATLAB實現進行介紹，對Simulink的圖像處理工具箱以及DSP Builder的相關模塊進行介紹。
本節要點：
2.1 圖像處理基礎及常用操作
2.2 圖像處理工具箱
2.3 常見應用：圖像分析與增強，圖像變換，圖像復原，圖像分割與邊緣檢測，圖像編解碼
第21節
3. 語音處理系統
本節以語言處理領域為背景，介紹語音處理的基本原理及利用MATLAB進行語音處理系統仿真的操作方法，對信號處理工具箱和DSP Builder中語音處理的相關模塊進行介紹。
本節要點：
3.1 音頻和語音處理基礎及常用操作
3.2 信號處理工具箱
3.3 常見應用：音頻編解碼，語音識別，語音分析，語音合成
第22節
4. 調制解調的Verilog和Matlab實驗
本節和學員一起完成典型調制解調算法的Verilog及MATLAB設計與仿真，加深學員對Verilog語言及MATLAB的認識。
本節要點：
4.1 調制解調算法
4.2 Verilog實現與仿真
4.3 MATLAB實現與仿真
第23節
5. 圖像邊緣檢測HIL實驗
本節和學員一起完成圖像邊緣檢測算法的實驗，使用DSP Builder和開發板完成HIL軟硬件協同仿真，加深學員對DSP Builder工具和FPGA實現的認識。
本節要點：
5.1 圖像邊緣檢測算法
5.2 DSP Builder建模
5.3 HIL軟硬件協同仿真
第24節
6. 語音回聲系統實驗
本節和學員一起完成一個語音回聲系統實驗，使學員從最感性的語音到基于FPGA的數字信號處理有一個完整的認識。
6.1 語音回聲系統結構
6.2 DSP Builder建模
6.3 HIL軟硬件協同仿真
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