دنیای سیستم‌های نهفته به سرعت در حال تکامل است و نیاز به متخصصانی که بتوانند سخت‌افزار و نرم‌افزار را به طور یکپارچه طراحی و توسعه دهند، بیش از پیش احساس می‌شود. این دوره جامع، شما را با Microblaze، یک پردازنده نرم‌افزاری قدرتمند از Xilinx، و Vitis IDE، محیط توسعه یکپارچه پیشرفته برای طراحی سیستم‌های نهفته، آشنا می‌کند. هدف ما توانمندسازی شما برای ساخت سیستم‌های نهفته کارآمد و با عملکرد بالا بر روی تراشه‌های FPGA است.

این دوره برای مهندسان، دانشجویان و علاقه‌مندانی طراحی شده است که قصد دارند دانش خود را در زمینه طراحی سیستم‌های روی تراشه (SoC)، برنامه‌نویسی FPGA و توسعه نرم‌افزار نهفته گسترش دهند. با تمرکز بر کاربرد عملی و پروژه‌های واقعی، شما مهارت‌های لازم برای مقابله با چالش‌های پیچیده در طراحی سیستم‌های نهفته مدرن را کسب خواهید کرد.

پس از اتمام این دوره، شما قادر خواهید بود:

• مفاهیم بنیادی FPGA و معماری تراشه‌های Xilinx را به طور عمیق درک کنید.
• معماری و قابلیت‌های پردازنده نرم‌افزاری Microblaze را فرا بگیرید و آن را در طرح‌های خود به کار ببرید.
• از Vivado Design Suite برای طراحی سخت‌افزار، ایجاد IP Integrator Block Designs و تولید بیت‌استریم استفاده کنید.
• با Vitis IDE به صورت حرفه‌ای کار کنید و برنامه‌های Bare-Metal و سیستم‌عامل‌های بلادرنگ (RTOS) را برای Microblaze توسعه دهید.
• واسط‌های جانبی مختلف مانند GPIO، UART، SPI، I2C و حافظه‌های DDR را پیکربندی و مدیریت کنید.
• مفهوم وقفه‌ها (Interrupts) و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها برای واکنش به رویدادهای خارجی را بیاموزید.
• تکنیک‌های اشکال‌زدایی (Debugging) سخت‌افزاری و نرم‌افزاری را برای حل مشکلات در طرح‌های نهفته خود به کار ببرید.
• یکپارچه‌سازی سخت‌افزار و نرم‌افزار را در محیط Xilinx Ecosystem به طور مؤثر انجام دهید.

• تجربه عملی: دوره به شدت بر پروژه‌های عملی و hands-on متمرکز است که به شما امکان می‌دهد مفاهیم تئوری را بلافاصله به کار بگیرید.
• تسلط بر ابزارهای صنعتی: شما با ابزارهای استاندارد صنعتی Xilinx مانند Vivado و Vitis که در شرکت‌های پیشرو استفاده می‌شوند، آشنا خواهید شد.
• طراحی سیستم‌های پیچیده: مهارت‌های لازم برای طراحی، پیاده‌سازی و اشکال‌زدایی سیستم‌های نهفته پیچیده مبتنی بر FPGA را کسب می‌کنید.
• فرصت‌های شغلی: با دانش کسب‌شده، موقعیت‌های شغلی جذابی در زمینه‌های توسعه FPGA، سیستم‌های نهفته، اینترنت اشیا (IoT) و الکترونیک پیشرفته در انتظار شما خواهد بود.
• جامعیت: پوشش گسترده‌ای از طراحی سخت‌افزار (در Vivado) تا توسعه نرم‌افزار (در Vitis) را شامل می‌شود که یک دیدگاه جامع به شما می‌دهد.

برای بهره‌مندی حداکثری از این دوره، داشتن دانش و تجربه در موارد زیر توصیه می‌شود:

• برنامه‌نویسی C/C++: آشنایی اولیه با ساختارهای زبان C/C++ برای توسعه نرم‌افزارهای نهفته ضروری است.
• منطق دیجیتال: درک مفاهیم اساسی گیت‌های منطقی، مدارهای ترکیبی و ترتیبی.
• معماری کامپیوتر: آشنایی با مفاهیم پایه‌ای پردازنده‌ها، حافظه و ورودی/خروجی.
• HDL (اختیاری اما توصیه می‌شود): درک اولیه از زبان‌های توصیف سخت‌افزار مانند Verilog یا VHDL می‌تواند مفید باشد، اگرچه برای بخش نرم‌افزاری دوره ضروری نیست.

• معرفی FPGA: معماری داخلی، بلوک‌های منطقی، ارتباط با پردازنده‌ها.
• مروری بر Vivado Design Suite: محیط توسعه، مدیریت پروژه، فرآیند طراحی.
• مفاهیم Hard IP در مقابل Soft IP.
• تولید بیت‌استریم و برنامه‌ریزی FPGA.

• معرفی Microblaze: پردازنده نرم‌افزاری، ویژگی‌ها و کاربردها.
• معماری داخلی Microblaze: پایپ‌لاین، رجیسترها، واحد ALU.
• سیستم حافظه Microblaze: BRAM، DDR و حافظه Cache.
• مقدمه‌ای بر AXI Bus Protocol برای ارتباط بین کامپوننت‌ها.

• ایجاد یک پروژه جدید و استفاده از IP Integrator.
• افزودن Microblaze Processor Subsystem به طرح.
• پیکربندی Microblaze و افزودن واسط‌های جانبی (GPIO, UART, Timers).
• اتصال کامپوننت‌ها با استفاده از AXI Interconnect.
• تولید ساختار HDL و سنتز پروژه.
• اجرای پیاده‌سازی و تولید بیت‌استریم برای FPGA.
• بررسی Hardware Platform (XSA file).

• معرفی Vitis Unified Software Platform.
• وارد کردن Hardware Platform (XSA) به Vitis.
• ایجاد Application Project جدید (Bare-Metal).
• بررسی Board Support Package (BSP) و پیکربندی آن.
• کامپایل و ساخت پروژه نرم‌افزاری.
• اتصال به برد و دانلود و اجرای برنامه روی Microblaze.
• مقدمه‌ای بر اشکال‌زدایی (Debugging) در Vitis IDE.

• کنترل GPIO: مثال‌های عملی با LED و دکمه‌ها.
• ارتباط سریال UART: ارسال و دریافت داده، استفاده از ترمینال.
• پروتکل‌های SPI و I2C: کار با سنسورها و ماژول‌های خارجی.
• مدیریت حافظه DDR: ذخیره‌سازی داده‌های حجیم.
• نوشتن درایورهای نرم‌افزاری ساده برای IPهای سفارشی.

• مقدمه‌ای بر وقفه‌ها (Interrupts): انواع وقفه، اهمیت آن‌ها در سیستم‌های نهفته.
• پیکربندی AXI Interrupt Controller (INTC) در Vivado.
• پیاده‌سازی Interrupt Service Routines (ISRs) در Vitis.
• استفاده از تایمرها برای ایجاد تاخیرهای دقیق و زمان‌بندی وظایف.
• مثال عملی: کنترل یک GPIO با وقفه خارجی.

• معرفی سیستم‌عامل‌های بلادرنگ (RTOS) مانند FreeRTOS (اختیاری).
• یکپارچه‌سازی IPهای سفارشی (Custom IP) توسعه‌داده شده با HLS یا RTL.
• تکنیک‌های بهینه‌سازی عملکرد سیستم نهفته.
• پروژه عملی ۱: پیاده‌سازی یک سیستم جمع‌آوری داده ساده (ADC interface).
• پروژه عملی ۲: طراحی یک کنترل‌کننده موتور (PWM generation).
• مروری بر چالش‌ها و بهترین روش‌ها در طراحی سیستم‌های نهفته.

این دوره یک نقشه راه کامل برای تبدیل شدن به یک متخصص در زمینه طراحی سیستم‌های نهفته مبتنی بر FPGA با استفاده از ابزارهای قدرتمند Xilinx ارائه می‌دهد. با ما همراه شوید تا مرزهای نوآوری را در دنیای الکترونیک نهفته جابجا کنید.