对在职工程师的FPGA技术培训

对在职工程师的FPGA技术培训清华大学电子工程系孟宪元[e-mail]在职工程师培训背景•中国信息产业竞争日趋激烈，与强大的国际竞争对手相比，我国电子通信企业普遍存在着一个致命弱点——技术人才力量薄弱，它给企业带来多方面的负面影响，–技术创新能力不足–缺乏自主核心技术–产品技术附加值低–产品研发周期长–产品质量相对差主要原因•我国电子工程师数量众多，但质量参差不齐•“一些高校过多重视学历教育，课程设置与学生的动手能力、职业需求脱节”–（引自国家劳动与社会保障部副部长胡晓义报告）•在职工程师不能长期脱产学习，缺乏再教育、再提高和接受新技术学习的机会•国内缺乏系统的、高质量的专业培训服务平台•“国有企业在发展中因为在人才的培训教育方面投入不足，使得培训和积蓄企业的创新能力步履艰难。”（引自中国人才报告）国家信息技术紧缺人才培养工程由信息产业部软件与集成电路产业促进中心和国家信息技术紧缺人才培养工程办公室为主导，由中电网（Chinaecnet）承办，并联合国内名校，国际著名电子及IC技术厂商共同推出：“国家信息技术紧缺人才培养工程——电子工程与集成电路技术培训项目”培训特点•该项目针对目前国内电子工程及IC应用人才紧缺的现状，•皆在通过远程教育与实验室辅导相结合的新型培训模式，•为国内电子信息工程技术人员提供系统学习前沿电子工程及IC实用技术的机会，•为国内企业提供一个在职工程技术人员培训的集合多种重要资源的专业服务平台组织机构•批准单位：中华人民共和国信息产业部•主持单位：信息产业部软件与集成电路产业促进中心（CSIP）•承办单位：中电网信息技术有限公司•联合院校：清华大学、上海交通大学、东南大学、电子科技大学、西安电子科技大学、西北大学、华南理工大学•国际联合：根据课程内容联合本领域世界前沿的国际技术提供厂商、学术机构、行业机构•支持单位：信息产业部电子信息产品管理司、人事司国家集成电路培训FPGA课程•本课程由政府主管部门、国内著名大学、国际领先厂商强档联合推出，•具有权威性、先进性、严谨性、实用性和就学方便等特点，•属于国内目前最高层次的FPGA技术培训。–教材与教学大纲由Altera公司与清华大学电子工程系精心编写制作–教材由“国家信息技术紧缺人才培养工程办公室”和“信息产业部软件与集成电路产业促进中心”专家严格审定。作为政府部门制定教材使用FPGA课程内容20讲课程内容•基本的FPGA可编程结构和最新器件的硬件功能模块•VHDL硬件描述语言和数字系统设计、优化和综合等技术•利用FPGA高度并行处理能力，基于模型的DSP系统设计•由NiosII微处理器软核组成的SOPC嵌入式系统设计技术•AlteraFPGA在视频、图像处理、便携式应用和汽车电子等解决方案。FPGA课程内容——涉及Altera最先进的FPGA适用技术•基于FPGA的DSP嵌入系统(DSPBuilder)•基于FPGA的嵌入式处理器(NiosII和SOPCBuilder)的系统开发•模块化设计和HardCopyII结构化ASIC•最新的QuartusII5.1软件环境•最新的CycloneIIFPGA和MAXII器件设计应用和实验验证FPGA课程的实验环节•基于FPGA课程是一项实用性很强的技术，为保证学员有更方便的实践机会，•中电网、清华大学和Altera公司在课程筹备的开始阶段就确定向学员提供实验板（费用包含在报名费中）。•实验板有两种：–Altera公司提供的EP1C6实验板–清华大学科教仪器厂开发的EP2C5实验板EP2C5实验板实验教材第一章套件简介引脚说明操作步骤注意事项第二章EDA实验实验一/二VGA计数实验实验三PS2键盘实验实验四/五RAM/ROM实验实验六UART串口实验第三章SOPC实验实验一HelloWorld实验实验二自定义PWM组件掷骰子程序VGA显示的效果FPGA课程的辅导答疑•为了解决在职工程师不能长时间脱产培训的问题，本课程采取远程教育与实验辅导相结合的教学形式。•远程在线教育–系统理论讲授：采用网络多媒体教学，由主讲老师在线授课–定期在线答疑：学员可以自由安排时间，减少旅行及食宿费用–为方便学员就地学习，还提供开发板，指导学员在家进行开发和调试FPGA课程的辅导答疑•实验辅导：在第一批学员中，安排在北京清华大学科教仪器厂和上海Altera公司办事处每两个月一次的实验辅导和答疑，演示基本的实验内容，解答学员学习遇到的问题，讨论学员考核设计的方案制定等。•邮件答疑：通过统一的电子邮箱，随时收集学员的学习问题，每周至少一次安排教授和相关专家通过邮件解答学员学习和实验中遇到的各种问题。•在线座谈：也安排了两次由主讲教师与Altera工程师参加的在线提问和答疑，FPGA课程的考核•自选设计课题分为三部分组成：1．利用PS2接口的键盘作为设计的信号输入和外部控制电路部分；2．利用VGA显示接口作为设计的信号输出和显示电路部分；3．自选项目的设计部分应是以下各种结构之一：结构确定的数字系统+算法变换电路完全由硬件实现的数字系统、DSP子系统等；嵌入处理器+DSP协处理器；嵌入处理器+应用软件可以根据实际工作需要，进行选题，完成结业设计DSP应用FPGADSPFPGADSP•FPGA作为预处理器•FPGA作为协处理器100MHz100KHz100KHz500MHz500MHz嵌入式系统•软件操作系统应用软件•硬件：嵌入式处理器外围硬件设备嵌入处理器应用结业考核总结•在职工程师的学习目的性明确、实践积极性高涨、应用迫切性强烈，在培训过程中得到充分体现。结业设计应用设计嵌入处理器应用DSP应用数字系统设计2997182234.1%40.0%25.9%心得总结应用设计项目•用EP2C5实现超声发射波形控制无锡祥生医学影像公司•由FPGA设计实现B超VGA图像控制器•使用EP2C5设计实现B超的控制器面板•使用EP2C35设计PCI数据接口卡通用电气中国医疗•指纹识别算法的FPGA实现长春鸿达光电子与生物统计识别公司•基于NIOSII嵌入式CPU在AIS系统中应用上海船研所•FPGA实现1553B总线接口曼码编解码器海军航空工程部•多路中频数字化相关器上海航天802所•FPGA器件在火控系统中的应用长春光学所•直x型直升机地面旋翼锥体与动平衡检测一航上海测控所•多路并行相关器FPGA实现方案华为北研所结业设计项目PS2输入VGA输出显示的嵌入式系统设计hblankset_picture_end_irqvideo_addressclockextvblankblank_nsync_tsync_nnum_pixels_per_linevga_driverline_bufferimage_memorycontrolsizenum_pixels_per_lineimage_addressaddress_to_bufferdata_to_bufferaddress_to_sramread_to_sramirqwrite_to_bufferreaddataset_picture_end_irqvga_register_bankchipselect_configwritedata_configwrite_configPanel0address_configread_configresetndata_from_sramwaitrequestreaddatavalidwritewritedataclkreaddatavalidimage_addresschipselectwaitrequestdata_from_sramreadresetnaddressclkresetnconfigclkGvblankmodehsyncimage_dmathe_image_dmaenable_irqvideo_dataenablereset_nvga_clkclknum_linesmoderdaddressrdclockwrclockrdaddresswraddresswrenclock25datawraddresswrenrdclockwrclockdatavgaRaddress_to_sramqvsyncM2M1vsyncread_to_sramirqBGRhsynchsyncBG首批FPGA应用设计工程师培训结业典礼•在职工程师的FPGA课程今年5月首批结业•首批AlteraFPGA培训结业典礼经和Altera商定,时间：2007年5月31日上午10:00地点：Altera上海办事处北京大地科技大厦四楼会议室举行,北京是主会场,上海通过网络进行视频直播.•颁发信产部职业技能证书和Altera培训证书共85人，其中获得优秀论文10人FPGA课程学员感言•该培训课程较多，几乎涵盖了FPGA知识从入门一直到高级应用的所有领域，是一个值得长期推荐的培训课程。通过这次培训，觉得自己的知识框架比以前更加完善，概念更加清晰，基础更加牢固，工程实践操作更加得心应手；FPGA设计是目前EDA设计的主流手段，其可编程的特性在当今产品更新换代日益频繁的竞争中占据极大的优势。目前中国的信息产业正处于向核心技术进发的关键时期，而FPGA技术是目前EDA设计的一个重要的手段，掌握FPGA技术对个人的发展具有重要的作用。（裴艳永）FPGA课程学员感言•经过这6个月的网上学习以及实验，我从一个对FPGA有所了解到现在能将FPGA应用到产品中，这个过程令我欣喜，不但学习了FPGA的基本知识、内部结构、VHDL语言设计以及应用，也从中学到了相关知识背景，行业背景和发展趋势。总之，学习达到此次课程的目的。当然，培训过程本身是短暂的，对FPGA的应用存在很多层面，尤其高端应用，但随着自己对FPGA应用知识、经验的不断丰富，最重要的是不断将培训过程收获的设计思路、理念深入到设计的各个层面，我相信自己在FPGA的应用上会获得很好的成绩和突破。（孙灿飞）FPGA课程学员感言•我过去参加的培训全都是面对面的，学生有问题可以随时向老师提问，但是我对网络教学这种新模式还十分陌生，对学习效果也曾经有过一些担心。后来事实证明我的担心完全是没有必要的。首先，学员不用脱产学习，可以自由安排时间学习，同时免去了上课路途上的劳顿之苦。其次，所有学习内容都被制作成多媒体形式，图文声并茂，可以反复浏览，使得学习记忆深刻，方便复习。而最重要的是，我们能够通过电子邮件的方式直接向教授请教问题，得到一对一的辅导。这样的学习模式真是一举多得，中电网为我们想得很周到。（段磊）FPGA课程学员感言•通过这次的培训，尤其是在AlteraEP2C5开发板设计和调试了一些基本的实验，使自己在理论和实践方面有很大的提高。（曾吕明）•通过简易分秒计时器的设计，我至少初步知道了FPGA设计是怎么一回事。虽然简单，但是经历了一个从选题，到设计，到调试，到写报告这样一个完整的过程。这为以后进一步做更复杂的设计打下了良好的基础。（黄昌九）•在完成整个设计之后，对于软硬件的协作和完成一个完整的SOPC设计，有了比较深入的认识，尤其是针对SOPC系统的软件开发，有了更进一步的理解和掌握。感谢ALTERA公司及中电网的专家、老师对我学习的指导和帮助。（张义伟）•在整个培训过程，可学到这么多东西，这是一个很大的收获。结合配套的实验，可使自己更快的理解FPGA和NIOS系统。但是过程并不是一帆风顺的，由于网上培训固然可以减少我们这些在职人士的奔波，但也为学习提供一个不便之处，就是不能随时提出问题。在这里还要感谢工作人员为我们定期开的答疑机会，还有热心解答我通过email问的问题。（林朝富）FPGA课程学员感言•关于DSPBuilder的应用•通过参加中电网与Altera联合组织的FPGA培训，我学习到了一种基于DSPBuilder的数字信号处理方法，其实现了QuartusII软件和TheMathWorksMATLAB/Simulink工具之间的接口功能，使MATLAB软件设计出的数字信号处理系统能够简单快捷的在FPGA上实现，