Chia Sẻ Khóa Học Digital Chip Design - Verilog & FPGA [Khóa 5004 A]
Học Verilog và Digital Logic thực hành, với các project FPGA tùy chọn sử dụng Digilent Basys 3.
Bạn sẽ học được gì:
- ✓ Viết code Verilog để mô tả và xây dựng các mạch số đơn giản từ đầu.
- ✓ Tạo các logic gate, multiplexer, flip-flop & adder.
- ✓ Xây dựng các counter, register và các state machine cơ bản làm các building block cho các hệ thống số.
- ✓ Thiết kế và xác minh các mạch số.
- ✓ Tạo testbench để simulate & verify các mạch.
- ✓ Build các computer đơn giản từ đầu.
- ✓ Triển khai các computer đơn giản trên Basys3 FPGA.
- ✓ Và nhiều hơn nữa...!
Bạn muốn học cách thiết kế các mạch số nhưng không muốn ngồi nghe hàng giờ lý thuyết trước khi viết dòng code Verilog đầu tiên? Khóa học này áp dụng một phương pháp thực tế: bắt đầu bằng việc mọi thứ, rồi học lý thuyết dần trong quá trình làm.
Thay vì bắt đầu bằng những bài giảng dài dòng về đại số Boolean, logic gate, truth table và computer architecture, bạn sẽ bắt tay ngay vào việc viết và mô phỏng các mạch Verilog đơn giản.
Trọng tâm chính là học Verilog - một ngôn ngữ mô tả phần cứng được dùng để mô tả các mạch số. Qua các bài tập thực hành, bạn sẽ khám phá cách code của bạn mô tả phần cứng và cách điều đó khác biệt thế nào so với việc viết phần mềm thông thường.
Bắt đầu với các công cụ miễn phí:
Bạn có thể viết và mô phỏng Verilog bằng một trong hai cách:
- ✓ Sử dụng EDA Playground ngay trên trình duyệt của bạn.
- ✓ Sử dụng Visual Studio Code kết hợp với Icarus Verilog trên máy tính của bạn.
Visual Studio Code đóng vai trò là editor, trong khi Icarus Verilog thực hiện mô phỏng. Đối với phần thực hành FPGA tùy chọn, chúng ta sẽ sử dụng Digilent Basys 3 FPGA development board.
Không yêu cầu kiến thức điện tử trước đó:
Bạn không cần phải có kiến thức nền tảng về:
- ✓ Verilog.
- ✓ FPGA.
- ✓ Điện tử số.
- ✓ Cổng logic.
- ✓ Đại số Boolean.
- ✓ Chip design.
Chúng tôi sẽ giới thiệu các khái niệm này một cách từ từ, đúng vào lúc bạn cần đến chúng.
Ví dụ, thay vì mất vài buổi học nghiên cứu về các cổng AND, OR, XOR và NOT trước khi làm bất cứ điều gì thực tế, bạn sẽ viết các mạch Verilog đơn giản, mô phỏng chúng, quan sát hành vi của chúng, rồi sau đó mới tìm hiểu lý thuyết đằng sau những gì mình vừa xây dựng.
Bạn sẽ từng bước học cách mô tả các mạch như logic gate, multiplexer, adder, counter, register và state machine - những building block nền tảng được sử dụng trong các hệ thống số.
Triết lý của khóa học này rất đơn giản: Xây dựng trước. Hiểu lý thuyết trên từng bước đi.
Điều này giúp việc học Verilog và digital logic trở nên thực tế, trực quan và dễ tiếp cận hơn đối với người mới bắt đầu.
FPGA là tùy chọn:
Bạn có thể hoàn thành phần chính của khóa học hoàn toàn bằng phần mềm miễn phí và các công cụ mô phỏng.
Nếu bạn muốn đưa thiết kế của mình chạy trên phần cứng thực tế, khóa học cũng bao gồm các bài thực hành FPGA tùy chọn sử dụng Digilent Basys 3.
Các bài học này hướng dẫn bạn cách lấy các thiết kế Verilog đã tạo và mô phỏng trên máy tính để nạp vào phần cứng có thể lập trình. Bạn sẽ sử dụng các LED, switch, button và seven-segment display của bo mạch để tương tác với thiết kế của bạn và quan sát hoạt động của chúng.
Việc mua bo mạch Basys 3 hoàn toàn là tùy chọn. Bạn có thể bỏ qua các bài học lập trình FPGA mà vẫn nắm vững các khái niệm Verilog cốt lõi thông qua mô phỏng.
Khóa học này dành cho ai?
Khóa học được thiết kế dành cho người hoàn toàn mới bắt đầu muốn:
- ✓ Học Verilog thông qua các bài tập thực tế.
- ✓ Hiểu các nguyên tắc nền tảng của digital logic.
- ✓ Khám phá cách code có thể mô tả phần cứng.
- ✓ Thực hiện những bước đầu tiên hướng tới phát triển FPGA.
- ✓ Hiểu cách computer hoạt động.
- ✓ Xây dựng một nền tảng cho việc nghiên cứu sâu hơn về digital electronics và computer hardware.
Nếu bạn từng thắc mắc các kỹ sư mô tả mạch điện bằng code như thế nào, khóa học này sẽ mang đến cho bạn một điểm khởi đầu mang tính thực tiễn cao.
Bạn không cần phải hiểu hết mọi lý thuyết trước khi bắt đầu.
Hãy viết một vài đoạn code Verilog, chạy mô phỏng, xem điều gì xảy ra, và học lý thuyết dọc theo hành trình đó.
Mục lục:
- ✓ 1. Giới thiệu và Setup:
- + Giới thiệu.
- + Nơi mua FPGA Digilent Basys 3.
- + EDA Playground.
- + Thiết lập Visual Studio Code và các local tool.
- + Bắt đầu với FPGA Basys 3.
- ✓ 2. Verilog Basic:
- + Verilog basic.
- + Các kiểu dữ liệu: wire, reg, integer và real.
- + Vector.
- + Array.
- + Các hệ thống số.
- ✓ 3. Toán tử:
- + Toán tử số học, modulo, so sánh, bitwise.
- + Toán tử logic, reduction, shift & conditional.
- ✓ 4. Module, Design Verification, Delay & Testbench:
- + Module.
- + Assign & Gate.
- + Half adder design & verification.
- + Timing & Delay.
- + Testbench basic.
- ✓ 5. Procedural Block, Decision, ALU & Loop:
- + Procedural block.
- + Decision making.
- + Testbench cho ALU.
- + Basys 3 : ALU Emulation.
- + Loop.
- ✓ 6. Project: mux & decoder:
- + Multiplexer.
- + Seven-segment decoder.
- + Lắp ráp chip.
- + Basys 3 emulation của mux-decoder.
- ✓ 7. Project: Traffic Light Controller:
- + Design của traffic light controller.
- + Verification (testbench).
- + Basys 3 traffic light controller.
- ✓ 8. Project: Counter:
- + Design & verification của một 4-bit counter.
- + Basys 3 counter.
- ✓ 9. Project: Decoder & Shift Register:
- + Design & verification của một decoder.
- + Design & verification của một shift register.
- ✓ 10. Project: UART Transmitter:
- + Mô tả về UART Project.
- + Design & verification của UART transmitter.
- ✓ 11. Project: Keyboard:
- + Mô tả về keyboard project.
- + Design & verification của keyboard - bước 1.
- + Design & verification của keyboard - bước 2.
- + FPGA: keyboard.
- ✓ 12. Project: SAP-1 Computer:
- + Giới thiệu về SAP-1 computer.
- + Design & verification của SAP-1: Bước 1.
- + Design & verification của SAP-1: Bước 2.
- + Design & verification của SAP-1: Bước 3.
- + Design & verification của SAP-1: Bước 4.
- + Design & verification của SAP-1: Bước 5.
- + FPGA emulation của SAP-1 computer.
- ✓ 13. Tài nguyên để nghiên cứu thêm.
Khóa học này dành cho:
- ✓ Những người mới bắt đầu hoàn toàn, tò mò về cách hoạt động của các digital chip và muốn có một giới thiệu thực tế về Verilog & digital circuit design.
- ✓ Học sinh, sinh viên và người tự học đang khám phá lĩnh vực digital electronics, computer hardware hoặc kỹ thuật bán dẫn - những người thích học bằng cách tự tay xây dựng và mô phỏng mạch.
- ✓ Những người có sở thích và maker muốn bắt đầu với FPGA development và thử sức với các dự án tùy chọn trên bo mạch Basys 3.