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FPGA数字信号处理设计培训班
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初级
FPGA数字信号处理设计培训班
第一天
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Matlab和Simulink使用方法的介绍,帮助学员掌握重要的数字信号处理工具的使用方法。
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. 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/减/乘/除)
2.3 CORDIC算法
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 NCO的FPGA实现
3.2 FFT的FPGA实现
3.3 FIR的FPGA实现
3.4 CIC的FPGA实现
1. 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QuartusII,Synplify,Modelsim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:
1.1 QuartusII/Synplify/Modelsim工具使用
1.2 常见算术运算的Verilog实现与仿真
2. 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:
2.1 DSP Builder使用方法
2.2 Modelsim仿真库编译方法
2.3 典型数字信号处理算法的实现与仿真
第二天
学习目标第二天的课程将对Matlab和Simulink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,帮助学员掌握重要的数字信号处理工具的使用方法
1. MATLAB基础
本节针对FPGA开发过程中的主要工作——设计输入——进行详细分析,帮助学员掌握常见设计输入方法,仿真激励文件设计方法,理解硬件描述语言的可综合设计风格。
本节要点:
1.1 原理图设计方法,Verilog语言基本结构,可综合设计,仿真激励设计
1.2 常用设计输入方法实例分析
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
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Altera为Simulink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
1. 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:
1.1 MATLAB工具的集成开发环境
1.2 MATLAB工作区语法规则
1.3 可视化命令编写方法
2. 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:
2.1 MATLAB M文件编辑器使用方法
2.2 M文件及M函数实验
3. 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:
3.1 Simulink图形化建模基本实验
3.2 Simulink层次化建模实验
3.3 典型模块建模实验
第三天
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IP和DSP 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。
1. Altera数字信号处理IP
本节将介绍Altera FPGA的DSP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
2. DSP Builder工具箱
本节对Altera的DSP 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
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 Builder及SOPC Builder协同设计
3.4 软硬件协同仿真
1. 建立一个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:
1.1 DSP Builder建模
1.2 仿真参数及模块参数设置
1.3 模型的仿真及硬件实现
1.4 层次化建模方法
2. DSP Builder的SOPC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:
2.1 Avalon接口设计
2.2 与SOPC Builder工具协同设计
3. 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:
3.1 HDL Import建模方法
3.2 系统建模仿真与实现
4. 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:
4.1 HIL系统建模
4.2 软硬件协同仿真方法
第四天
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。
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
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
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
1. 调制解调的Verilog和Matlab实验
本节和学员一起完成典型调制解调算法的Verilog及MATLAB设计与仿真,加深学员对Verilog语言及MATLAB的认识。
本节要点:
1.1 调制解调算法
1.2 Verilog实现与仿真
1.3 MATLAB实现与仿真
2. 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:
2.1 图像边缘检测算法
2.2 DSP Builder建模
2.3 HIL软硬件协同仿真
3. 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,使学员从感性的语音到基于FPGA的数字信号处理有一个完整的认识。
3.1 语音回声系统结构
3.2 DSP Builder建模
3.3 HIL软硬件协同仿真
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