فلش‌کارت‌های آموزشی راهنمای جامع توسعه‌دهنده سیستم‌های تعبیه‌شده مبتنی بر FPGA (بر اساس کتاب A. Arockia Bazil Raj)

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره راهنمای جامع توسعه‌دهنده سیستم‌های تعبیه‌شده مبتنی بر FPGA (بر اساس کتاب A. Arockia Bazil Raj)

موضوع کلی: سیستم‌های تعبیه‌شده مبتنی بر FPGA

موضوع میانی: طراحی و پیاده‌سازی سخت‌افزار با FPGA

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های تعبیه‌شده
• 2. چرا FPGA برای سیستم‌های تعبیه‌شده؟
• 3. مقدمه‌ای بر معماری FPGA
• 4. تاریخچه و تکامل FPGA
• 5. انتخاب FPGA مناسب برای پروژه شما
• 6. مروری بر جریان طراحی FPGA
• 7. مفاهیم پایه منطق دیجیتال
• 8. گیت‌های منطقی و جدول صحت
• 9. مدارهای ترکیبی: رمزگشا، رمزگذار، مالتی‌پلکسر
• 10. مدارهای ترتیبی: فلیپ‌فلاپ‌ها و لچ‌ها
• 11. رجیسترها و شمارنده‌ها
• 12. ماشین‌های حالت محدود (FSM)
• 13. مقدمه‌ای بر VHDL: ساختار و نحو
• 14. مقدمه‌ای بر Verilog: ساختار و نحو
• 15. مدل‌سازی داده‌جریان در HDL
• 16. مدل‌سازی رفتاری در HDL
• 17. مدل‌سازی ساختاری در HDL
• 18. توابع، رویه‌ها و بسته‌ها در HDL
• 19. پارامترهای جنریک و پیکربندی در HDL
• 20. بلوک‌های اصلی تشکیل‌دهنده FPGA: LUT و FF
• 21. بلوک‌های ورودی/خروجی (IOB)
• 22. حافظه‌های بلوکی (Block RAM)
• 23. بلوک‌های DSP (DSP Slices)
• 24. مدیریت کلاک در FPGA: PLL و DCM
• 25. مسیرهای ارتباطی قابل برنامه‌ریزی
• 26. معرفی ابزارهای طراحی FPGA (Vivado, Quartus)
• 27. ایجاد یک پروژه جدید FPGA
• 28. طراحی RTL برای FPGA
• 29. مفهوم سنتز (Synthesis) و هدف آن
• 30. بهینه‌سازی کد RTL برای سنتز بهتر
• 31. اصول شبیه‌سازی (Simulation) در FPGA
• 32. نوشتن Testbench برای ماژول‌های RTL
• 33. شبیه‌سازی عملکردی (Functional Simulation)
• 34. شبیه‌سازی زمان‌بندی (Timing Simulation)
• 35. جریان پیاده‌سازی (Implementation): Place & Route
• 36. مفهوم Place (جایگذاری)
• 37. مفهوم Route (مسیردهی)
• 38. تولید فایل بیت‌استریم (Bitstream Generation)
• 39. برنامه‌ریزی FPGA (Device Programming)
• 40. اصول و انواع رابط‌های برنامه‌ریزی (JTAG)
• 41. تحلیل زمان‌بندی ایستا (STA)
• 42. مفاهیم کلاک و دوره‌بندی
• 43. قیدهای کلاک (Clock Constraints)
• 44. قیدهای ورودی/خروجی (I/O Constraints)
• 45. تحلیل مسیرهای بین‌کلاکی (Inter-Clock Path Analysis)
• 46. برطرف کردن نقض‌های زمان‌بندی
• 47. قیدهای گروهی و استثنائات زمان‌بندی
• 48. نوشتن کد HDL قابل سنتز
• 49. طراحی با ماشین‌های حالت (FSM Design)
• 50. استفاده از حافظه‌های داخلی (RAM, ROM)
• 51. پیاده‌سازی FIFO با Block RAM
• 52. طراحی مدارهای سریع: Pipelining
• 53. طراحی مدارهای سریع: Parallelism
• 54. طراحی مدارهای سریع: Unrolling Loops
• 55. اصول طراحی کم‌مصرف در FPGA
• 56. مقدمه‌ای بر پردازنده‌های تعبیه‌شده در FPGA
• 57. پردازنده‌های نرم‌هسته (Soft-core Processors): Nios II و MicroBlaze
• 58. معماری داخلی پردازنده‌های نرم‌هسته
• 59. ابزارهای ساخت سیستم پردازنده (IP Integrator, Platform Studio)
• 60. ساخت یک سیستم پردازنده پایه
• 61. اضافه کردن GPIO به سیستم پردازنده
• 62. اضافه کردن UART به سیستم پردازنده
• 63. اضافه کردن SPI به سیستم پردازنده
• 64. اضافه کردن I2C به سیستم پردازنده
• 65. استفاده از تایمرها و شمارنده‌ها
• 66. کنترل‌کننده وقفه (Interrupt Controller)
• 67. معماری حافظه و رابط‌های DDR
• 68. طراحی و پیاده‌سازی IP سفارشی
• 69. اتصال IP سفارشی به باس سیستم پردازنده (AXI/Avalon)
• 70. پردازنده‌های سخت‌هسته (Hard-core Processors): Zynq و Versal
• 71. معرفی محیط توسعه نرم‌افزار (SDK)
• 72. زنجیره ابزار کامپایلر (Toolchain) برای ARM/RISC-V/Nios II
• 73. برنامه‌نویسی Bare-metal در C/C++
• 74. ساخت و کامپایل پروژه‌های نرم‌افزاری
• 75. دانلود و اجرای برنامه بر روی FPGA
• 76. اصول اشکال‌زدایی سخت‌افزار (Hardware Debugging)
• 77. استفاده از ابزارهای JTAG برای اشکال‌زدایی
• 78. اشکال‌زدایی نرم‌افزار با GDB
• 79. ابزارهای تحلیل منطقی داخلی (ILA - Integrated Logic Analyzer)
• 80. ابزارهای تحریک ورودی/خروجی (VIO - Virtual Input/Output)
• 81. اشکال‌زدایی حافظه و باس
• 82. مدیریت خطا و استثنائات
• 83. مقدمه‌ای بر سیستم‌عامل‌های بی‌درنگ (RTOS)
• 84. مفاهیم بنیادی RTOS: تسک، زمان‌بندی، سمافور
• 85. پیاده‌سازی RTOS بر روی FPGA (FreeRTOS)
• 86. سنتز سطح بالا (HLS - High-Level Synthesis)
• 87. ابزارهای HLS و جریان طراحی
• 88. بهینه‌سازی کد C/C++ برای HLS
• 89. بازپیکربندی جزئی (Partial Reconfiguration)
• 90. اصول طراحی برای تست‌پذیری (DFT)
• 91. رابط‌های سریال پرسرعت: PCIe
• 92. رابط‌های سریال پرسرعت: Ethernet (GigE)
• 93. اصول سیگنال اینتگریتی (Signal Integrity)
• 94. طراحی برد مدار چاپی (PCB) برای FPGA
• 95. ملاحظات EMC/EMI در طراحی FPGA
• 96. پروژه عملی: کنترل LED با GPIO
• 97. پروژه عملی: ارتباط UART با ترمینال
• 98. پروژه عملی: پردازش تصویر ساده با FPGA
• 99. پروژه عملی: پیاده‌سازی یک پروتکل ارتباطی سفارشی
• 100. جمع‌بندی و چشم‌انداز آینده FPGA در سیستم‌های تعبیه‌شده