در پایان این دوره، شما قادر خواهید بود:

• معماری ZYNQ SoC شامل پردازنده سیستم (PS) و منطق قابل برنامه‌ریزی (PL) را به طور کامل درک کنید.
• از Vivado Design Suite برای طراحی سخت‌افزار سفارشی در بخش PL و ادغام آن با PS استفاده کنید.
• با مفاهیم پردازش موازی و شتاب‌دهی سخت‌افزاری آشنا شوید و آن‌ها را در ZYNQ پیاده‌سازی کنید.
• با استفاده از Vitis IDE (که جایگزین SDK شده است)، برنامه‌های نرم‌افزاری را برای هسته‌های پردازشی ARM توسعه دهید.
• سیستم‌های عامل بلادرنگ (RTOS) و لینوکس را بر روی ZYNQ پیکربندی و اجرا کنید.
• با رابط‌های جانبی مختلف مانند GPIO، UART، SPI، I2C، و Ethernet کار کنید.
• چگونگی اشکال‌زدایی سخت‌افزار و نرم‌افزار را در محیط ZYNQ فرا بگیرید.
• مهارت‌های عملی برای توسعه پروژه‌های واقعی سیستم امبدد را به دست آورید.

این دوره، مزایای متعددی را برای شرکت‌کنندگان به ارمغان می‌آورد:

• دانش جامع و عملی: شما نه تنها تئوری، بلکه تجربه عملی با یکی از قدرتمندترین پلتفرم‌های امبدد را کسب خواهید کرد.
• مهارت‌های بازار کار: تسلط بر ZYNQ و ابزارهای Xilinx، شما را به یک متخصص ارزشمند در صنایع الکترونیک، اتوماسیون، دفاعی، و هوش مصنوعی تبدیل می‌کند.
• افزایش قابلیت‌های طراحی: قادر خواهید بود سیستم‌هایی با عملکرد بالا، مصرف انرژی بهینه، و انعطاف‌پذیری بالا طراحی کنید.
• آشنایی با ابزارهای استاندارد صنعتی: شما با Vivado و Vitis کار خواهید کرد که ابزارهای اصلی مورد استفاده در صنعت هستند.
• قدرت حل مسئله: توانایی تشخیص و رفع مشکلات در سیستم‌های پیچیده سخت‌افزاری و نرم‌افزاری را پیدا خواهید کرد.
• پیشگام در فناوری‌های نوین: این پلتفرم در لبه فناوری طراحی سیستم امبدد قرار دارد و با یادگیری آن، شما نیز در این حوزه پیشرو خواهید بود.

برای بهره‌برداری حداکثری از این دوره، توصیه می‌شود که شرکت‌کنندگان دارای پیش‌زمینه‌های زیر باشند:

• آشنایی با مدارهای دیجیتال و منطق.
• دانش پایه در مورد معماری کامپیوتر.
• تجربه قبلی با زبان VHDL یا Verilog (ترجیحاً).
• آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C/C++.
• تجربه کار با سیستم‌های عامل لینوکس (مفاهیم اولیه).

ماژول ۱: معرفی ZYNQ SoC و معماری آن

• بررسی اجمالی سیستم‌های امبدد، نقش کلیدی آن‌ها در فناوری مدرن و جایگاه ویژه ZYNQ به عنوان یک راهکار جامع.
• معرفی عمیق معماری ZYNQ 7000 Series، با تفکیک و تشریح دقیق تفاوت‌ها و تعاملات بین پردازنده سیستم (PS) شامل هسته‌های ARM Cortex-A9 و منطق قابل برنامه‌ریزی (PL) بر پایه FPGA.
• مرور مفاهیم بنیادین پردازنده‌های ARM، معماری آن‌ها، و قابلیت‌های متنوعی که این هسته‌ها در بستر ZYNQ ارائه می‌دهند.
• آشنایی با محیط‌های توسعه نرم‌افزاری و سخت‌افزاری کلیدی: Vivado Design Suite برای طراحی سخت‌افزار و Vitis IDE به عنوان پلتفرم یکپارچه توسعه نرم‌افزار.

ماژول ۲: طراحی سخت‌افزار با Vivado

• فرآیند گام به گام ایجاد پروژه جدید در Vivado، انتخاب تراشه ZYNQ SoC مناسب برای پروژه، و درک تنظیمات اولیه.
• پیکربندی جامع Processing System (PS): شامل تنظیمات مربوط به پردازنده، کنترلر حافظه، و فعال‌سازی و تنظیمات پیشرفته رابط‌های جانبی مانند UART، SPI، I2C، و Ethernet.
• طراحی و پیاده‌سازی بلوک‌های سخت‌افزاری سفارشی (IP Cores) در بخش Programmable Logic (PL) با استفاده از زبان‌های توصیف سخت‌افزار (HDL) و ادغام آن‌ها با اکوسیستم ZYNQ.
• درک و استفاده موثر از AXI Interface به عنوان استاندارد ارتباطی بین PS و PL، و نحوه اتصال IP Cores سفارشی به پردازنده.
• مفهوم و کاربرد Block Design در Vivado برای طراحی بصری و سریع سیستم‌های پیچیده با استفاده از IPهای آماده و سفارشی.
• تولید جریان بیت (Bitstream) برای پیکربندی FPGA و استخراج فایل خروجی سخت‌افزار (XSA) برای شروع توسعه نرم‌افزار.

ماژول ۳: توسعه نرم‌افزار با Vitis IDE

• معرفی جامع Vitis Unified Software Platform به عنوان محیط اصلی توسعه نرم‌افزار برای ZYNQ و قابلیت‌های آن.
• ایجاد پروژه نرم‌افزاری بر پایه فایل XSA تولید شده از Vivado و درک ساختار پروژه.
• توسعه برنامه‌های bare-metal (بدون سیستم‌عامل) برای هسته‌های پردازشی ARM، شامل برنامه‌نویسی برای کنترل سخت‌افزار و دسترسی به حافظه.
• کار با کتابخانه‌های BSP (Board Support Package) که دسترسی آسان به Peripherals PS و IP Cores سفارشی PL را فراهم می‌کنند.
• نحوه دسترسی به رجیسترهای سخت‌افزار سفارشی (IP Cores) از طریق کد نرم‌افزاری و پیاده‌سازی منطق کنترلی.
• تکنیک‌ها و ابزارهای اشکال‌زدایی نرم‌افزار (debugging) روی سخت‌افزار ZYNQ، از جمله استفاده از Debugger در Vitis.

ماژول ۴: سیستم‌عامل‌های بلادرنگ (RTOS) و لینوکس روی ZYNQ

• مقدمه‌ای بر RTOS (Real-Time Operating Systems)، چرایی استفاده از آن‌ها در سیستم‌های امبدد و مقایسه با سیستم‌عامل‌های عمومی.
• پیکربندی و اجرای یک RTOS ساده و پرکاربرد مانند FreeRTOS بر روی هسته‌های ARM در ZYNQ، شامل مدیریت تسک‌ها و منابع.
• مفاهیم پیچیده بوت‌لودر (Bootloader)، از جمله U-Boot، و نقش حیاتی آن در فرآیند راه‌اندازی سیستم‌عامل لینوکس بر روی ZYNQ.
• فرآیند کلی ساخت Image لینوکس سفارشی برای ZYNQ با استفاده از ابزارهایی مانند PetaLinux، شامل انتخاب هسته، ماژول‌ها و فایل‌سیستم.
• توسعه و پیاده‌سازی درایورهای دستگاه (Device Drivers) برای سخت‌افزار سفارشی طراحی شده در PL، به منظور ادغام آن با سیستم‌عامل لینوکس.

ماژول ۵: شتاب‌دهی سخت‌افزاری و ارتباطات پیشرفته

• مفاهیم بنیادین Hardware Acceleration و Dataflow در طراحی سیستم، و چگونگی بهره‌برداری از FPGA برای افزایش کارایی.
• استفاده از Vitis HLS (High-Level Synthesis) برای تبدیل کدهای C/C++ سطح بالا به منطق سخت‌افزاری با کارایی بالا در PL، بدون نیاز به نوشتن HDL از ابتدا.
• پیاده‌سازی DMA (Direct Memory Access) برای انتقال داده با کارایی بسیار بالا بین PL و حافظه، و کاهش بار روی پردازنده.
• بررسی و پیاده‌سازی پروتکل‌های ارتباطی پیشرفته مانند Ethernet برای ارتباطات شبکه‌ای، USB و احتمالاً PCIe در کاربردهای خاص و پرسرعت.
• مثال‌های عملی از تسک‌های شتاب‌دهی شده، مانند فیلترهای دیجیتال، پردازش سیگنال، یا بخش‌هایی از الگوریتم‌های یادگیری ماشین.

ماژول ۶: پروژه نهایی و مباحث پیشرفته

• انجام یک پروژه عملی جامع و چالش‌برانگیز که تمامی آموخته‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری از ماژول‌های قبلی را ترکیب می‌کند. این پروژه به شما کمک می‌کند تا یک دیدگاه کامل از چرخه توسعه پیدا کنید.
• مرور نکات و ترفندهای پیشرفته برای بهینه‌سازی عملکرد (Performance Optimization) و کاهش مصرف انرژی (Power Consumption) در طراحی‌های ZYNQ.
• معرفی منابع آنلاین، مستندات رسمی Xilinx، و انجمن‌های فعال برای یادگیری بیشتر و حل مسائل پیشرفته.
• مباحث تکمیلی و اختیاری مانند امنیت در سیستم‌های امبدد، به‌روزرسانی FOTA (Firmware Over-The-Air) و ملاحظات طراحی برای تولید انبوه.

این دوره بر پایه مثال‌های عملی و پروژه‌های واقعی طراحی شده است تا شما درک عمیقی از کاربردهای ZYNQ به دست آورید. برخی از این مثال‌ها عبارتند از:

• کنترل LEDها و دکمه‌ها از طریق هر دو بخش PS و PL.
• پیاده‌سازی یک شمارنده سرعت بالا در FPGA و خواندن مقدار آن با ARM.
• ایجاد یک کنترلر موتور ساده با استفاده از PWM تولید شده در PL.
• ساخت یک سیستم جمع‌آوری داده (Data Acquisition) با استفاده از ADC و انتقال داده به حافظه از طریق DMA.
• ارتباط بین ZYNQ و یک کامپیوتر میزبان از طریق Ethernet برای تبادل داده.
• اجرای یک الگوریتم پردازش تصویر یا هوش مصنوعی سبک وزن در PL برای شتاب‌دهی.