嵌入式系统 FPGA 设计入门

嵌入式系统 FPGA 设计入门

本课程是嵌入式系统的 FPGA 设计专项课程的一部分

位教师：Timothy Scherr

访问权限由 Coursera Learning Team 提供

92,745 人已注册

4个模块

深入了解一个主题并学习基础知识。

1,191 条评论

中级等级

需要一些相关经验

灵活的计划

2 周在 10 小时一周

自行安排学习进度

91%

大多数学生喜欢此课程

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您将学到什么

描述什么是 FPGA 以及如何开发这项技术
确定如何为特定应用选择最佳 FPGA 架构
使用最先进的软件工具进行 FPGA 开发，并使用 FPGA 解决关键的数字设计问题

您将获得的技能

要了解的详细信息

可分享的证书

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作业

5 项作业

授课语言：英语（English）

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积累特定领域的专业知识

本课程是嵌入式系统的 FPGA 设计专项课程专项课程的一部分

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向行业专家学习新概念
获得对主题或工具的基础理解
通过实践项目培养工作相关技能
获得可共享的职业证书

该课程共有4个模块

本课程也可作为 ECEA 5360 的学分，是 CU Boulder 电子工程理学硕士学位的一部分。可编程逻辑作为用于构建电子系统的核心技术，已变得越来越普遍。通过集成软核或核心处理器，这些设备已成为芯片上的完整系统，逐步取代通用处理器和专用集成电路。特别是，高性能系统现在几乎都是用 FPGA 实现的。

本课程将为您提供嵌入式系统中的 FPGA 设计基础以及实用设计技能。您将了解什么是 FPGA，这项技术是如何开发的，如何为特定应用选择最佳的 FPGA 架构，如何使用最先进的软件工具进行 FPGA 开发，以及如何使用 FPGA 解决关键的数字设计问题。您将使用 FPGA 开发工具完成几个示例设计，包括一个定制处理器。如果您想从事电子设计工作，或者是想转行的工程师，本课程将为您提供绝佳的职业发展机会。本课程包括特定的硬件和软件要求。请查看下面的常见问题，了解完整的详细信息。

可编程逻辑到底是什么？在模块 1 中，您将了解包括现场可编程门阵列 (FPGA) 在内的可编程逻辑器件的历史和架构。您将学习如何描述 FPGA、CPLD、ASSP 和 ASIC 之间的区别，回顾可编程逻辑器件的历史发展，并使用 LUT 设计逻辑电路。示例将包括在 FPGA 中设计数字加法器和乘法器。

涵盖的内容

9个视频7篇阅读材料1个作业1次同伴评审2个讨论话题

9个视频总计46分钟

课程介绍 2分钟
课程概览 6分钟
1.欢迎来到可编程逻辑和 FPGA 设计的世界 2分钟
2.可编程逻辑简史 10分钟
3.CPLD 架构 5分钟
4.LUT 和 FPGA 架构 9分钟
5.用于逻辑设计的 LUT 3分钟
6.设计加法器 6分钟
7.设计倍增器 3分钟

7篇阅读材料总计131分钟

课程更新和无障碍支持 1分钟
非学分制学生：欢迎和帮助 10分钟
关于本课程 10分钟
嵌入式系统 FPGA 设计入门评估策略 10分钟
硬件和软件要求 10分钟
第 1 周推荐阅读 80分钟
第 2 周作业说明和文件 10分钟

1个作业总计30分钟

任务 002：第 1 周测验 30分钟

1次同伴评审总计60分钟

任务 001：第 1 周应用作业 60分钟

2个讨论话题总计20分钟

自我介绍 10分钟
查找表与门 10分钟

在模块 2 中，您将安装并使用先进的 FPGA 设计工具来创建一个示例设计。您将学习标准 FPGA 设计流程的步骤，如何使用 Intel Altera 的 Quartus Prime 开发套件创建流水线乘法器，以及如何使用 RTL 查看器和 ModelSim 仿真验证设计的完整性。您将使用 TimeQuest 时序分析器分析设计的时序，以实现时序闭合。

涵盖的内容

10个视频2篇阅读材料2个作业1次同伴评审

10个视频总计118分钟

1.FPGA 设计流程 4分钟
3.安装 Quartus Prime 3分钟
4.Quartus Prime 简介 11分钟
5.在 Quartus Prime 中创建设计项目 7分钟
6.在 Quartus Prime 中创建设计 14分钟
7.编制设计 18分钟
8.查看 RTL 17分钟
9.使用时间探索 I 进行计时分析 10分钟
10.使用时间探索 II 进行计时分析 16分钟
11.使用 ModelSim 模拟设计 18分钟

2篇阅读材料总计25分钟

第 2 周推荐阅读 20分钟
第 2 周必读和文件安装 5分钟

2个作业总计60分钟

任务 003：实践机会 30分钟
任务 005：第 2 周测验 30分钟

1次同伴评审总计60分钟

任务 004：第 2 周应用作业 60分钟

FPGA 是可编程的，程序驻留在存储器中，该存储器决定了器件中逻辑和路由的配置方式。在模块 3 中，您将了解基于 FLASH、SRAM 和反熔丝 FPGA 的优缺点。现代 FPGA 体系结构概览将为您提供工具，帮助您确定哪种类型的 FPGA 最适合设计。将探讨从基本核心逻辑单元到许多 FPGA 可用的大型知识产权 (IP) 块的体系结构。

涵盖的内容

8个视频2篇阅读材料1个作业2个讨论话题

8个视频总计80分钟

1.多种类型的 FPGA 5分钟
2.赛灵思 CPLD 架构 7分钟
3.Xilinx 小型 FPGA 8分钟
4.Xilinx 大型 FPGA 12分钟
5.Altera CPLD 和小型 FPGA 8分钟
6.Altera 大型 FPGA 10分钟
7.Microsemi 单芯片 FPGA 解决方案 14分钟
8.莱迪思单芯片 FPGA 解决方案 15分钟

2篇阅读材料总计90分钟

第 3 周推荐阅读 80分钟
第 4 周作业说明和文件 10分钟

1个作业总计30分钟

任务 006：第 3 周测验 30分钟

2个讨论话题总计20分钟

英特尔/Altera MAX10 10分钟
Microsemi FPGA 中的 FLASH 配置存储器 10分钟

在模块 4 中，您将扩展和增强模块 2 中的设计，通过添加 IP 块、执行引脚分配和创建 FPGA 编程文件来完成设计。通过使用流水线等设计技术和 Quartus Prime 中的系统设计工具 Qsys 等系统设计工具，可以提高设计效率。您将通过创建一个 NIOS II 软核处理器设计来完成 Qsys 系统设计，这将迅速为您提供定制处理器的强大能力，以满足您的特定需求。

涵盖的内容

10个视频1篇阅读材料1个作业1次同伴评审1个讨论话题

10个视频总计180分钟

1.FPGA 设计专长 5分钟
2.FPGA 设计的高级原理图输入--绘图和层次结构 27分钟
3.利用 IP 块提高生产力 25分钟
4.利用流水线改进定时 18分钟
5.FPGA IO：输入和输出 8分钟
6.针脚分配：准确无误！ 21分钟
7.FPGA 编程 10分钟
8.与 Q 融为一体：Qsys 系统设计 21分钟
9.a 与 Q 合二为一第二部分：Qsys 系统设计的收尾工作 26分钟
9.b 与 Q 融为一体第三部分：Qsys 系统设计收尾工作 19分钟

1篇阅读材料总计70分钟

第 4 周推荐阅读 70分钟

1个作业总计30分钟

任务 008：第 4 周测验 30分钟

1次同伴评审总计60分钟

任务 007：第 4 周应用作业 60分钟

1个讨论话题总计10分钟

管道和 IP 块 10分钟

获得职业证书

将此证书添加到您的 LinkedIn 个人资料、简历或履历中。在社交媒体和绩效考核中分享。

攻读学位

课程是 University of Colorado Boulder提供的以下学位课程的一部分。如果您被录取并注册，您已完成的课程可计入您的学位学习，您的学习进度也可随之转移。

位教师

授课教师评分

(327个评价)

Timothy Scherr

University of Colorado Boulder

5 门课程 117,676 名学生

提供方

University of Colorado Boulder

人们为什么选择 Coursera 来帮助自己实现职业发展

Felipe M.

自 2018开始学习的学生

''能够按照自己的速度和节奏学习课程是一次很棒的经历。只要符合自己的时间表和心情，我就可以学习。'

Jennifer J.

自 2020开始学习的学生

''我直接将从课程中学到的概念和技能应用到一个令人兴奋的新工作项目中。'

Larry W.

自 2021开始学习的学生

''如果我的大学不提供我需要的主题课程，Coursera 便是最好的去处之一。'

Chaitanya A.

''学习不仅仅是在工作中做的更好：它远不止于此。Coursera 让我无限制地学习。'

学生评论

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已于 Oct 22, 2018审阅

Excellent course. Very complete and detailed. After the course many of the Altera Quartus Prime feature will be really familiar and easy to use.

已于 Aug 11, 2020审阅

Some procedures through the tutorials in the course are told without explanation, why we use this or why we do that.But overall this is an amazing course, and I learned a lot from it. Thank you all ❤️

已于 Jun 11, 2023审阅

This was a great course, especially for someone who has never studied anything about FPGAs before. Timothy is an excellent lecturer whose practical experience in the industry comes through.

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