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Einführung in FPGA-Design für eingebettete Systeme

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Einführung in FPGA-Design für eingebettete Systeme

Dieser Kurs ist Teil von Spezialisierung „FPGA-Design für eingebettete Systeme“

Dozent: Timothy Scherr

94.740 bereits angemeldet

Bei Mehr erfahren enthalten

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4 Module

Verschaffen Sie sich einen Einblick in ein Thema und lernen Sie die Grundlagen.

Stufe Mittel

Einige einschlägige Kenntnisse erforderlich

2 Wochen zu vervollständigen

unter 10 Stunden pro Woche

Flexibler Zeitplan

In Ihrem eigenen Lerntempo lernen

Auf einen Abschluss hinarbeiten

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Stufe Mittel

Einige einschlägige Kenntnisse erforderlich

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Was Sie lernen werden

Beschreiben Sie, was ein FPGA ist und wie diese Technologie entwickelt wurde
Bestimmen Sie, wie Sie die beste FPGA-Architektur für eine bestimmte Anwendung auswählen
Verwenden Sie modernste Softwaretools für die FPGA-Entwicklung und lösen Sie kritische digitale Designprobleme mit FPGAs

Kompetenzen, die Sie erwerben

Kategorie: Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen
Kategorie: Eingebettete Systeme
Kategorie: Verifizierung und Validierung
Kategorie: Elektronische Systeme
Kategorie: Hardware-Architektur
Kategorie: Digitales Design
Kategorie: Entwicklungsumgebung
Kategorie: Schematische Diagramme
Kategorie: Systementwurf und Implementierung
Kategorie: Hardware-Entwurf
Kategorie: Simulation und Simulationssoftware
Kategorie: Elektronik-Technik

Werkzeuge, die Sie lernen werden

Kategorie: Feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA)
Kategorie: Entwurfssoftware

Wichtige Details

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Unterrichtet in Englisch

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Dieser Kurs ist Teil der Spezialisierung Spezialisierung „FPGA-Design für eingebettete Systeme“

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Lernen Sie neue Konzepte von Branchenexperten
Gewinnen Sie ein Grundverständnis bestimmter Themen oder Tools
Erwerben Sie berufsrelevante Kompetenzen durch praktische Projekte
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In diesem Kurs gibt es 4 Module

Dieser Kurs kann auch als ECEA 5360 im Rahmen des Master of Science in Electrical Engineering der CU Boulder angerechnet werden. Programmierbare Logik hat sich als Kerntechnologie für den Aufbau elektronischer Systeme immer mehr durchgesetzt. Durch die Integration von Soft-Core- oder Hard-Core-Prozessoren sind diese Geräte zu kompletten System-on-Chip-Systemen geworden, die Allzweckprozessoren und ASICs immer mehr verdrängen. Vor allem Hochleistungssysteme werden heute fast immer mit FPGAs realisiert.

Dieser Kurs vermittelt Ihnen die Grundlagen des FPGA-Designs in eingebetteten Systemen sowie praktische Designfähigkeiten. Sie lernen, was ein FPGA ist und wie diese Technologie entwickelt wurde, wie man die beste FPGA-Architektur für eine bestimmte Anwendung auswählt, wie man modernste Software-Tools für die FPGA-Entwicklung einsetzt und wie man kritische digitale Designprobleme mit FPGAs löst. Sie verwenden FPGA-Entwicklungstools, um mehrere Beispieldesigns, einschließlich eines kundenspezifischen Prozessors, zu erstellen. Wenn Sie eine Karriere im Bereich Elektronikdesign anstreben oder ein Ingenieur sind, der sich beruflich verändern möchte, ist dies ein hervorragender Kurs, um Ihre Karrierechancen zu verbessern. Dieser Kurs beinhaltet spezifische Hardware- und Softwareanforderungen. Bitte lesen Sie die FAQ unten, um alle Einzelheiten zu erfahren.

Was ist das überhaupt, diese programmierbare Logik? In Modul 1 lernen Sie die Geschichte und die Architektur von programmierbaren Logikbausteinen kennen, einschließlich Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Sie werden lernen, den Unterschied zwischen einem FPGA, einem CPLD, einem ASSP und einem ASIC zu beschreiben, die historische Entwicklung programmierbarer Logikbausteine zu rekapitulieren und logische Schaltungen mit LUTs zu entwerfen. Zu den Beispielen gehören Entwürfe von digitalen Addierern und Multiplizierern in FPGAs.

Das ist alles enthalten

9 Videos7 Lektüren1 Aufgabe1 peer review2 Diskussionsthemen

9 VideosInsgesamt 46 Minuten

Einführung in den Kurs2 Minuten
Überblick über den Kurs6 Minuten
1. Willkommen in der Welt der programmierbaren Logik und des FPGA-Designs2 Minuten
2. Eine kurze Geschichte der programmierbaren Logik10 Minuten
3. CPLD Architektur5 Minuten
4. LUTs und FPGA-Architektur9 Minuten
5. LUTs für Logikdesign3 Minuten
6. Entwerfen von Addierern6 Minuten
7. Multiplikatoren entwerfen3 Minuten

7 LektürenInsgesamt 131 Minuten

Kursaktualisierungen und Unterstützung bei der Barrierefreiheit1 Minute
Nicht-anrechenbare Studenten: Willkommen und wo Sie Hilfe finden10 Minuten
Über diesen Kurs10 Minuten
Einführung in FPGA-Design für eingebettete Systeme Bewertungsstrategie10 Minuten
Hardware & Software Anforderungen10 Minuten
Woche 1 Empfohlene Lektüre80 Minuten
Woche 2 Anweisungen und Dateien zur Aufgabe10 Minuten

1 AufgabeInsgesamt 30 Minuten

Mission 002: Woche 1 Quiz30 Minuten

1 peer reviewInsgesamt 60 Minuten

Mission 001: Woche 1 Bewerbungsauftrag60 Minuten

2 DiskussionsthemenInsgesamt 20 Minuten

Stellen Sie sich vor10 Minuten
Nachschlagetabellen vs. Gates10 Minuten

In Modul 2 werden Sie anspruchsvolle FPGA-Designtools installieren und verwenden, um ein Beispieldesign zu erstellen. Sie lernen die Schritte des Standard-FPGA-Designablaufs kennen, wie Sie mit der Quartus Prime Development Suite von Intel Altera einen Pipeline-Multiplikator erstellen und wie Sie die Integrität des Designs mit dem RTL Viewer und durch Simulation mit ModelSim überprüfen. Mit dem TimeQuest Timing Analyzer werden Sie das Timing Ihres Designs analysieren, um ein geschlossenes Timing zu erreichen.

Das ist alles enthalten

10 Videos2 Lektüren2 Aufgaben1 peer review

10 VideosInsgesamt 118 Minuten

1. Der FPGA-Entwurfsablauf4 Minuten
3. Installieren von Quartus Prime3 Minuten
4. Wir stellen Quartus Prime vor11 Minuten
5. Erstellen Sie ein Entwurfsprojekt in Quartus Prime7 Minuten
6. Erstellen Sie einen Entwurf in Quartus Prime14 Minuten
7. Entwurf zusammenstellen18 Minuten
8. Sehen Sie die RTL17 Minuten
9. Zeitanalyse mit Time Quest I10 Minuten
10. Zeitanalyse mit Time Quest II16 Minuten
11. Simulieren Sie einen Entwurf mit ModelSim18 Minuten

2 LektürenInsgesamt 25 Minuten

Woche 2 Empfohlene Lektüre20 Minuten
Woche 2 Pflichtlektüre und Datei-Installation5 Minuten

2 AufgabenInsgesamt 60 Minuten

Mission 003 : Gelegenheit zum Üben30 Minuten
Mission 005: Woche 2 Quiz30 Minuten

1 peer reviewInsgesamt 60 Minuten

Mission 004: Woche 2 Bewerbungsauftrag60 Minuten

FPGAs sind programmierbar, und das Programm befindet sich in einem Speicher, der bestimmt, wie die Logik und das Routing im Gerät konfiguriert werden. In Modul 3 werden Sie die Vor- und Nachteile von FLASH-basierten, SRAM-basierten und Anti-Fuse-basierten FPGAs kennenlernen. Ein Überblick über moderne FPGA-Architekturen wird Ihnen die Werkzeuge an die Hand geben, mit denen Sie bestimmen können, welcher FPGA-Typ am besten für ein Design geeignet ist. Die Architekturen werden von der grundlegenden Kernlogikzelle bis hin zur Berücksichtigung großer IP-Blöcke (Intellectual Property), die auf vielen FPGAs verfügbar sind, erforscht.

Das ist alles enthalten

8 Videos2 Lektüren1 Aufgabe2 Diskussionsthemen

8 VideosInsgesamt 80 Minuten

1. Viele Arten von FPGAs5 Minuten
2. Xilinx CPLD Architektur7 Minuten
3. Xilinx Kleine FPGAs8 Minuten
4. Xilinx Große FPGAs12 Minuten
5. Altera CPLDs und kleine FPGAs8 Minuten
6. Große FPGAs von Altera10 Minuten
7. Microsemi Single-Chip FPGA-Lösungen14 Minuten
8. Lattice Single-Chip FPGA-Lösungen15 Minuten

2 LektürenInsgesamt 90 Minuten

Woche 3 Empfohlene Lektüre80 Minuten
Woche 4 Anweisungen und Dateien zur Aufgabe10 Minuten

1 AufgabeInsgesamt 30 Minuten

Mission 006: Woche 3 Quiz30 Minuten

2 DiskussionsthemenInsgesamt 20 Minuten

Intel/Altera MAX1010 Minuten
FLASH-Konfigurationsspeicher in FPGAs von Microsemi10 Minuten

In Modul 4 werden Sie Ihr Design aus Modul 2 erweitern und verbessern, indem Sie das Design durch das Hinzufügen von IP-Blöcken, die Implementierung von Pin-Zuweisungen und die Erstellung einer Programmierdatei für den FPGA vervollständigen. Ein Ergebnis wird eine verbesserte Designproduktivität sein, durch den Einsatz von Designtechniken wie Pipelining und durch die Verwendung von Systemdesign-Tools wie Qsys, dem Systemdesign-Tool in Quartus Prime. Sie werden ein Qsys-Systemdesign abschließen, indem Sie ein NIOS II Softcore-Prozessordesign erstellen, das Ihnen schnell die Möglichkeit gibt, einen Prozessor an Ihre speziellen Bedürfnisse anzupassen.

Das ist alles enthalten

10 Videos1 Lektüre1 Aufgabe1 peer review1 Diskussionsthema

10 VideosInsgesamt 180 Minuten

1. Kompetenz im FPGA-Design5 Minuten
2. Erweiterte Schaltplaneingabe für FPGA-Design - Zeichnung und Hierarchie27 Minuten
3. Produktivitätssteigerung mit IP-Blöcken25 Minuten
4. Verbessern des Timings mit Pipelining18 Minuten
5. FPGA IO: Einsteigen und Aussteigen8 Minuten
6. Pin-Zuweisungen: So machen Sie sie genau richtig!21 Minuten
7. Programmierung des FPGA10 Minuten
8. Werden Sie eins mit Q: Qsys System Design21 Minuten
9.a Eins werden mit Q Teil II: Qsys System Design - der letzte Schliff26 Minuten
9.b Eins werden mit Q Teil III: Qsys System Design - Der letzte Schliff19 Minuten

1 LektüreInsgesamt 70 Minuten

Woche 4 Empfohlene Lektüre70 Minuten

1 AufgabeInsgesamt 30 Minuten

Mission 008: Woche 4 Quiz30 Minuten

1 peer reviewInsgesamt 60 Minuten

Mission 007: Woche 4 Bewerbungsauftrag60 Minuten

1 DiskussionsthemaInsgesamt 10 Minuten

Pipelines und IP-Blöcke10 Minuten

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Auf einen Abschluss hinarbeiten

Dieses Kurs ist Teil des/der folgenden Studiengangs/Studiengänge, die von University of Colorado Boulderangeboten werden. Wenn Sie zugelassen werden und sich immatrikulieren, können Ihre abgeschlossenen Kurse auf Ihren Studienabschluss angerechnet werden und Ihre Fortschritte können mit Ihnen übertragen werden.¹

Dozent

Timothy Scherr

University of Colorado Boulder

5 Kurse120.659 Lernende

von

University of Colorado Boulder

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FPGA Softcore Processors and IP Acquisition
Kurs

Warum entscheiden sich Menschen für Coursera für ihre Karriere?

Felipe M.

Lernender seit 2018

„Es ist eine großartige Erfahrung, in meinem eigenen Tempo zu lernen. Ich kann lernen, wenn ich Zeit und Nerven dazu habe.“

Jennifer J.

Lernender seit 2020

„Bei einem spannenden neuen Projekt konnte ich die neuen Kenntnisse und Kompetenzen aus den Kursen direkt bei der Arbeit anwenden.“

Larry W.

Lernender seit 2021

„Wenn mir Kurse zu Themen fehlen, die meine Universität nicht anbietet, ist Coursera mit die beste Alternative.“

Chaitanya A.

„Man lernt nicht nur, um bei der Arbeit besser zu werden. Es geht noch um viel mehr. Bei Coursera kann ich ohne Grenzen lernen.“

Häufig gestellte Fragen

Systemanforderungen

● Computer, auf dem die erforderlichen FPGA-Entwicklungstools ausgeführt werden können

● Unterstützte Betriebssysteme

● Windows 10 oder 11

● Aktuelles Linux-Betriebssystem (zum Beispiel RHEL 6.5, CentOS 6.5 oder höher), entweder nativ oder in einer virtuellen Maschine unter Windows 8 oder 10

● Mindestens 8 GB RAM

● Mindestens 20 GB freier Festplattenspeicher zum Herunterladen und Installieren von Quartus Prime Lite 16.1, ModelSim 16.1, Programmierwerkzeugen und Kursprojektdateien

Hardware-Anforderungen

Für diesen Kurs in der Spezialisierung ist kein Hardware-Board erforderlich. Für den vierten und letzten Kurs, ECEA 5363 FPGA Capstone: Building FPGA Projects, ist das DE10-Lite Board erforderlich.

Empfohlenes Hardware-Board

● Terasic DE10-Lite

● Terasic DE10-Lite Produktseite (Akademischer Preis ~$82)

Software-Anforderungen

Fähigkeit, die folgenden FPGA-Entwicklungstools zu installieren, die im Kurs angeboten werden (Windows-Versionen):

● Quartus Prime Lite Edition 16.1

● ModelSim Intel FPGA Ausgabe 16.1

quartus Programmer und Geräteunterstützungsdateien (MAX 10 und Cyclone Gerätefamilien)

Um Zugang zu den Kursmaterialien und Aufgaben zu erhalten und um ein Zertifikat zu erwerben, müssen Sie die Zertifikatserfahrung erwerben, wenn Sie sich für einen Kurs anmelden. Sie können stattdessen eine kostenlose Testversion ausprobieren oder finanzielle Unterstützung beantragen. Der Kurs kann stattdessen die Option "Vollständiger Kurs, kein Zertifikat" anbieten. Mit dieser Option können Sie alle Kursmaterialien einsehen, die erforderlichen Bewertungen abgeben und eine Abschlussnote erhalten. Dies bedeutet auch, dass Sie kein Zertifikat erwerben können.

Wenn Sie sich für den Kurs einschreiben, erhalten Sie Zugang zu allen Kursen der Spezialisierung, und Sie erhalten ein Zertifikat, wenn Sie die Arbeit abgeschlossen haben. Ihr elektronisches Zertifikat wird Ihrer Seite "Leistungen" hinzugefügt - von dort aus können Sie Ihr Zertifikat ausdrucken oder Ihrem LinkedIn-Profil hinzufügen.