课程培训
FPGA算法实现与优化技术高级培训课程

培训对象:
        课程适合于使用FPGA器件进行科研、教学和产品开发的工程技术人员,也适合于电子信息类相关专业领域的教师和研究生。同时,模拟、射频、DSPs以及ASIC工程师,如果对FPGA算法实现及优化技术和方法感兴趣,也能够从本课程中获益。

学习目标:
        本课程衔接信号处理算法的基本理论和工程实践,学习从源头创新的方法,并能将其真正在FPGA芯片上实现。学员将学会从算法和架构层面解决系统设计问题,而不仅仅从电路角度思考问题。学习后,学者将在以下几方面取得重要收获:
理解掌握基于FPGA进行数字信号处理的基本原理和关键技术;
理解掌握常用算法在FPGA上实现的原理和结构;
理解掌握常用算法的FPGA实现架构的高效变换原理和方法;
理解掌握FPGA-DSP系统的系统级设计方法和实现技术。

课程基本内容:
FPGA-DSP系统的本质及其实现技术
基本DSP算法的FPGA实现
基本滤波器的FPGA实现及高级滤波器的FPGA实现技术
采样率变换技术的FPGA实现
调制解调技术的FPGA实现
离散傅立叶变换及其FPGA实现
FPGA-DSP系统级设计技术
基础实验:基本算法和滤波器的设计实现
综合实验:数字上/下变频和8 通道多相信道收发机的设计实现

课程安排 
第1章.FPGA-DSP系统的本质及其实现技术
第2章.基本DSP算法的FPGA实现
实验1: 使用System Generator,、ISE和ChipScope工具进行DSP设计
在Mathworks Simulink环境下使用Xilinx System Generator设计实现简单的乘、加和延迟电路,后台调用ISE流程完成综合、布局布线和比特流生成,并下载到FPGA开发板上运行。
实验2: 乘法器、加法器、除法器和CORDIC的设计实现
不同种类乘法器的设计与实现:DSP48、constant coefficient、distributed、shift and add。除法器的设计与实现。使用CORDIC算法完成各种三角计算。

第3章.基本滤波器的FPGA实现
第4章 基于FPGA的采样率变换技术
实验3: 数字滤波器设计与实现
在Mathworks Simulink环境下使用Xilinx System Generator设计实现各类滤波器:并行和串行、流水线、多通道、低成本、插值、抽取、音频滤波器等。
实验4: CIC滤波器的设计与实现
设计实现CIC滤波器,利用CICI滤波器实现抽取和下采样。
实验5: 数控振荡器(NCO)的设计与实现
使用查找表原理设计实现一个数控振荡器,设计合适的无杂散动态范围(SFDR)和频率精度。包括使用NCO核、DDS核、CORDIC法和IIR法。

第5章.高级滤波器的FPGA实现技术
第6章.离散傅立叶变换及其FPGA实现
第7章 FPGA-DSP系统级设计技术
实验6(综合性):数字上变频的设计与实现
在Mathworks Simulink环境下使用Xilinx System Generator设计数字上变频系统。包括数字调制、采样率变换、多率滤波器、CIC滤波器和数控振荡器。
实验7(综合性):数字下变频的设计与实现
在Mathworks Simulink环境下使用Xilinx System Generator设计数字下变频系统。包括数字解调、采样率变换、多率滤波器、CIC滤波器和数控振荡器。
实验8(综合性):8通道信道收发机的设计与实现
在Mathworks Simulink环境下使用Xilinx System Generator设计实现无线通信中经常用到的8通道多相信道发射机和接收机,包括FIR模块和FFT模块等。在发射机中,该系统将8个独立基带信道调制生成一个频分复用信道。在接收机中,该系统将频分复用信道解调到8个独立的基带信道。


 




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