104學習精靈

學程概要 AI人工智慧的機器學習與深度學習、5G傳輸速度提升到10Gbps、無人駕駛汽車要求網路延遲時間小於1ms，這些都已無法再仰賴CPU計算來達成了... 與此同時，為了彌補雲端運算上頻寬、延遲、儲存、資安等侷限，邊緣運算應運而生，終端裝置被賦予了執行運算的能力，AI讓硬體的重要性再次被看見！ 為了實現更高的運算效能與功耗性能、更低的延遲、更高的安全性，以及用更短的開發週期， FPGA 扮演著關鍵性的角色！ 艾鍗學院特別邀請具有16年以上FPGA開發經驗的資深工程師，精心規劃「FPGA數位IC設計實戰」課程。本課程著重於實作訓練，使用Intel(Altera) FPGA SoC 實驗平台進行主題式的單元實驗。 課程分成三個階段，第一階段說明FPGA設計架構、Verilog語法、並行運算處理與有限狀態機設計TestBench及功能。第二階段實作FPGA I/O訊號處理與一般序列通訊設計，包含UART、SPI、I2C，以及訊號時序分析與模擬等。此外，為因應5G物聯網趨勢，我們獨家安排了一個FPGA專題製作，說明Gigabit Ethernet 的MII 界面與如何設計Gigabit Ethernet Switch。 第三階段將說明如何設計一個基於硬核ARM Cortex-A的SoC FPGA的嵌入式系統晶片的解決方案。課程包含SoC FPGA晶片硬體設計，利用Intel Qsys整合軟體設計SoC system、在SoC上讀取/控制FPGA上的IP，並教你如何編寫Driver建構出基本的SoC FPGA嵌入式系統軟體。 Why SoC FPGA? 為什麼要選用SoC FPGA？現今，嵌入式系統晶片開發人員必須應對激烈的市場挑戰，被要求更高的單位功耗性能/運算效能、更低的時延以及更短的開發週期，以滿足各種市場需求，因此基於FPGA的SoC已成為最流行且可能的解決方案。簡單來說，SoC FPGA架構在FPGA可程式邏輯晶片嵌入了一個「硬核」處理器系統-- SoC(包含ARM處理器、記憶體控制器、I/O週邊)。在SoC FPGA 架構下，可以彈性的設計，單純使用ARM SoC、僅使用FPGA或兩者結合使用。當兩者結合使用時，FPGA可以作為ARM週邊的角色，針對大量且須經複雜運算的資料，如數據資料、影像訊號、聲音訊號等，可利用FPGA 硬體並行運算能力設計演算法追求最佳效能。因此，利用SoC FPGA 架構所設計的嵌入式平台，不僅可以突顯產品優勢，在價格和性能方面都可以達到最優水平，更重要的是產品能夠及時上市，搶先一步拿下市場與客戶。 學習目標 1、能夠寫出語意精準的Verilog程式與好用的testbench。 2、以業界的角度實作訓練，養成數位電路設計與數位訊號處理能力。 3、了解如何使用 Intel® Quartus® Prime Lite Edition 進行 intel Cyclone V FPGA 設計。 4、能夠掌握Debug技巧，活用Debug Tool，讓Debug更加快速有效率。 5、使具備Gigabit Ethernet MAC與PHY網路通訊界面處理的能力，進而能夠用FPGA實現一個Ethernet Frame。 6、了解 Intel® SoC FPGA Embedded Development Suite(SoC EDS)設計流程並利用 Linux Driver 來控制自行設計的 IP。 7、掌握基於ARM的SoC FPGA硬核解決方案，能夠運用工具做IP整合與系統驗證，設計你的SoC FPGA晶片。 章節架構 第一階段 Verilog硬體描述語言 ● FPGA 技術簡介 - FPGA 硬體架構 - CPLD vs.FPGA - 晶片功能與技術規格解讀 ● Intel Cyclone V FPGA 晶片介紹 ● Intel SoC FPGA 解決方案 ● Intel Quartus Prime FPGA設計工具使用 (1) - 軟體安裝 - 建立新專案 - 編譯 & 合成 ● HDL硬體描述語言(部份講義預覽) - Verilog 基本程式結構與語法說明 - 組合邏輯設計 - 同步邏輯設計 - 訊號取樣設計 - Cock dividing - 模組化設計方式與參數傳遞 - Timing constraint 時序限制 - FSM 有限狀態機設計 ● Verilog 應用練習-Digital Counter 第二階段 FPGA 晶片設計實作 ● DE10-Nano Kit開發板介紹 ● Intel Quartus Prime FPGA 設計工具使用 (2) - Pin Assignment - 加入 Intel's IP 使用MegaWizard (PLL, RAM, ROM,FIFO, …) - 燒錄code ● 設計除錯:使用SignalTap II Logic Analyzer ● 設計除錯:使用SignalProbe ● 設計除錯:訊號時序分析TimeQuest Timing Analyzer&SDC (Synopsis Design Constraints) ● 設計除錯:使用 ModelSim模擬 ● IP實作及UART通訊實驗 ● IP實作及SPI通訊實驗 ● IP實作及I2C通訊實驗 ● Intel Avalon Bus Interface Protocol ● Gigabit Ethernet 專題製作 -整合Ethernet MAC( Medium Access Controller) - 連接Gigabit PYH的 MII 界面說明 - Lab: 設計FPGA電路,控制MII 產生Ethernet Frame - Lab: 透過FPGA電路,控制MII 側錄Ethernet Frame

本課程以獨家研發之電子教學模組從事線路分析之個案教學。從底層基礎教起，一路到實務應用，從聽懂、演練，到真正做出來，能自主的設計應用電路！ ♦ 超高CP值與滿意度保證！現在報名本課程獨家享有： 1）獨家研發電子教學模組 → 專為學習者設計，學習事半功倍！ 2）感測電路專用書籍＋講師自編講義 → 教材最豐富、學習最完整！ 3）加贈講師精心錄製之【感測電路數位課程】 → 實體名師手把手，數位隨時停看聽，輕鬆複習穩紮技術，學習不再懵懵懂懂！ 感測電路設計即利用感應元件產生的電氣訊號變化來設計適當的電路，以輸出如電壓、頻率、脈衝等訊號，並滿足訊息傳輸、處理、記錄、顯示、控制的要求。其中由於感應元件所產生的電氣訊號會含有一定的雜訊，所以必須要設計過濾器(Filter)以濾除不要的雜訊。另一方面，感應元件所產生的電氣訊號，不論是電壓或電流都很微弱(如電壓只會有mV毫伏)，所以感測電路都會用到OP Amp，將訊號加以放大，使得所設計的感測電路(模組)可以進一步給MCU微控器使用或微處理器使用。 學習目標 培養真正的設計工程師，而不是按圖施工的技術員。 1.養成其具備量測被動及主動電子元件的能力及了解其特性與規格 2.使具備熟悉電學各種基本定理與定律的活用技巧 3.能清楚掌握半導體的原理及其使用方法與技巧 4.使具備獨立使用電子儀器進行線路量測與除錯檢修的能力 5.培養具備積木式模組化線路設計的創意運用能力 6.訓練運用網路資料蒐集與分類，練就往後自學的方法與能力 7.養成您就算在家也可以完成數位/類比實務應用設計與製作的能力 課程大綱 pcbplus Learning process 第一階段 基本電子電路 (電子元件基本應用線路分析與單元實驗) ● 電子元件的特性與使用技巧 R、L、C、SW…相關元件的特性與使用技巧 ● 電子電路會用到的基本定律總整理 克希荷夫定律實驗、歐姆、戴維寧等效電路、諾頓等效電路 ● 電子電路分析方法 節點分析法、迴路分析法、重疊定理分析法 ● 各式主動元件的特性與使用技巧 二極體、雙極接面電晶體(BJT)、場效電晶體電晶體(FET)、UJT、PUT、SCR、Photo Tr ● 電子元件基本應用線路分析練習 整流與濾波及線性電源供應器 ● Lab. 電子電路實務應用練習：小便斗自動沖水控制 被動元件R、L、C與主動元件Photo Tr的應用 第二階段 類比電路 (類比訊號線路分析與單元實驗) ● 類比IC的特性與使用 OP AMP的電壓放大與比較特性及其應用 ● OP AMP的電壓放大器線路分析 反相、非反相、電壓隨耦器、差值、儀器放大器 ● OP AMP的電壓比較器線路分析 基本比較、窗型比較、磁滯比較 ● Lab. 類比電路實務應用練習：OP AMP應用之輔助模組實作 第三階段 數位電路 (數位IC控制與單元實驗) ● 數位IC的特性與使用 組合邏輯與序向邏輯的分類與特性 ● 數位IC的介紹與時序圖 正反器、計數器、移位暫存器、...等 ● Lab. 數位電路實務應用練習：數位電路應用之輔助模組實作 第四階段 Lab主題式單元實作(學以致用) ● 產品線路分析與製作(一)：自動溫度量測與控制 溫度感測器與課程所學之應用設計 ● 產品線路分析與製作(二)：人體感知器自動點燈控制 人體感知器與課程所學之應用設計 ● 產品線路分析與製作(三)：近接感測之倒車雷達 超音波感測器與課程所學之應用設計 ● 產品線路分析與製作(四)：瓦斯洩漏警報器 氣體感測器與課程所學之應用設計 ● 產品線路分析與製作(五)：紅外線遙控編解碼控制器 光電感測器與課程所學之應用設計 ● 產品線路分析與製作(六)：米輪尺(輪式距離量測裝置) 旋轉編碼器與課程所學之應用設計

如果您設計的應用必須和PC連接，您能用的界面就是USB。 然而USB架構有一定的複雜程度，而且和PC連接又會涉及到PC端作業系統的問題，所以對於大部份的工程師而言，要進入到USB設計領域，通常是不得其門而入，而望之興嘆。為了讓您快速解惑USB惱人的工程問題，本課程邀請從事USB韌體開發15年經驗的資深工程師，以實戰結果導向的教學方式，讓您以10倍速學習速度，快速切入USB設計領域。本課程會先對USB架構做個簡介，接著再介紹相關的資料封包、協定、和USB request等。講師將帶入如何實作4個USB類別，包含HID、CDC-ACM、MSC、Audio等。課程也包含USB Audio Class且展示如何利用USB Audio specific request來控制USB Audio device。 課程將帶你深入了解USB控制與USB韌體實作，不論是想了解USB Protocol、想開發USB相關產品，如果你設計的應用必須和PC連接，你都會非常需要這門課。帶你了解USB控制原理與USB協定，教你最常用到的USB設計，包含USB HID、USB CDC、USB Audio及USB MSC類別，並使用HID Class讓USB和PC端能雙向通訊。像目前很夯的USB PD(USB Power Delivery)技術，你也會更容易切入。 學習目標 1.熟悉USB運作原理與設計USB HID class、USB Audio Class、USB CDC class、USB MSC class，並使用HID Class 讓USB和PC端能雙向通訊。 2. 能了解如何利用USB分析儀進行USB Debug工作。 課程特色 ▪ 課程採用艾鍗獨家研發的ARM MCU Board開發板！更多詳情 ▪ 業界唯一上課使用USB Protocol Analyzer儀器。 ▪ 業界講師從事韌體設計20多年，並具備15年USB韌體設計及Linux驅動程式設計開發經驗。真正產業出發，業界專家手把手教學！ 課程大綱 Part I Fundamentals of USB 1. Introduction to USB Architecture 2. Other related USB Terms(ULPI,HSIC,OTG … ) 3. USB Data Flow Type and Communication protocol 4. USB Device Enumeration 5. Windows INF Files 6. USB Classes ● USB Audio (USB Speaker) ● USB CDC-ACM (USB-UART) ● USB CDC-ECM (USB Ethernet Adapter) ● USB HID (Mouse , Keyboard , Consumer device) ● USB Mass Storage ● USB Bluetooth Part II USB韌體實作(點我看Lab實作) 1.Windows INF 實作練習 2.USB Device Enumeration練習 3.USB Audio練習 ● USB Audio 封包說明 ● 如何控制USB Audio (Mute , Volume Up/Down) 4.USB HID class 實作 ● HID Class 封包說明 ● 實作Mouse相關功能 ● 實作Keyboard相關功能 ● 實作HID Data Transfer功能 ● 實作HID Consumer Device功能 ● 實作如何wakeup PC功能 5. USB CDC class 實作 ● CDC Class 封包說明 ● 實作USB轉UART相關功能 6. USB MSC class 實作 ● Mass Storage Class 封包說明 ● 了解MSC SCSI command , 存取MSC device 7. Bluetooth over USB ● Bluetooth HCI (Host Controller Interface) 控制說明 ● 透過HCI來控制Bluetooth Module

用Raspberry Pi學Linux驅動程式，並且搭配本公司所設計的Raspberry Pi I/O擴充板作為驅動程式實戰演練，實戰GPIO, UART, I2C, SPI等Linux硬體驅動，讓您在學習的過程中能夠快速了解硬體架構及軟體架構。 1.學習Driver撰寫的各個層面，包含核心API、中斷處理、同步、記憶體管理等等。 2.導正學員Linux Device Driver與Linux基本作業系統的觀念，為將來的Driver coding打下良好的基礎。 3.可以了解user-space與kernel-space之間的關係。 4.可以開始研讀及參考kernel裡面或是別人撰寫的device driver source code。 學習目標： 1. 能掌握Linux驅動程式設計概要及學習方法 2. 能看懂drivers目錄中與你要寫的類似驅動程式，並能依此參考並能加以改寫完成你自己的驅動程式 章節架構： ► Linux 驅動程式架構 ► Linux HAL ► Linux Driver開發流程 ► 核心程式碼與Makefile ► Driver 模組編譯與載入 ► 字元裝置Driver ● Character_Driver (1) ● Character_Driver (2) ● Character_Driver (3) ● Udev ► Linux Misc Device ► Linux GPIO Driver Framework ● Linux GPIO Lib ● BCM2835 GPIO 控制說明 ● Linux GPIO Host Controller驅動程式 ► Linux 中斷服務程式 ► Linux中斷控制器HAL層 ► Bottom Halves (Tasklet & Work Queue) ► 進階字元Driver ● Wait Queue ● Completion及非同步通知 ● Kernel Timer List (Jiffies, timer ticks) for LED 閃爍 ► Linux Platform Device & Platform Driver ► Linux Device Tree ► Linux SPI Driver Framework ● SPI簡介 ● SPI Flash 操作 ● Linux SPI Client驅動程式 for SPI Flash ● Linux MTD 驅動程式 ● Linux SPI Bus master驅動程式 ► Device Tree for ADC Driver (MCP3008) ► Linux I2C Driver Framework ● I2C 簡介 ● Linux I2C Framework(1) ● Linux I2C Framework(2) ● Linux I2C Bus master驅動程式 ► Linux UART Driver Framework ► Linux User Space Driver - BCM2835 C I/O Library