西安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