《成电国芯 FPGA 电赛指导直播课，邀你共赴精彩之旅》
11 月 9 日 14:00，成电国芯 FPGA 电赛指导直播课！
FPGA 技术是电子领域的前沿阵地，它为我们带来了无限的可能。成电国芯一直以来都在推动 FPGA 技术的发展与创新，此次电赛指导直播课更是为广大电子爱好者和专业人士提供了一个绝佳的学习和交流平台。
FPGA 电赛的好处不胜枚举。它不仅能提升参赛者的技术水平和实践能力，还能培养创新思维和团队协作精神。同时，电赛也是对参赛者综合素质的全面考验，有助于他们在未来的职业生涯中更好地应对各种挑战。
国家大力支持电子设计大赛，是因为这不仅有助于培养创新型人才，推动科技进步，还能促进产业升级，增强国家的核心竞争力。对于大学生来说，参加电子设计大赛更是意义重大。它能让他们在实践中巩固所学知识，拓展专业视野，提升自身能力；能让他们结交志同道合的伙伴，建立广泛的人脉资源；更能让他们在竞赛中展现自我，获得荣誉和认可，为未来的发展打下坚实的基础。
以下是一些常见的 FPGA 大赛：
1.全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛——FPGA 创新设计竞赛：
-主办方：中国电子学会和国家级实验教学示范中心联席会电子学科组主办，多个企业联合协办。
-赛制特点：分为本科生组和研究生组，参赛队可采用组委会指定的 FPGA 开发平台进行开放式自主设计，也可在指定平台之外自行设计扩展搭建其他电路构成应用系统。
-影响力：该比赛是全国性的赛事，在高校中具有较高的认可度，对于提高学生在数字系统设计、可编程逻辑器件应用领域的创新实践能力有很大帮助，并且能够培养学生的创新思维、团队合作精神以及解决复杂工程问题的能力。
2.“龙芯杯”全国大学生计算机系统能力大赛：
-相关赛事：部分高校举办的 FPGA 模型机设计大赛会与“龙芯杯”全国大学生计算机系统能力大赛 CPU 设计赛相关联，比如西安邮电大学的 FPGA 模型机设计大赛就是其选拔赛。
-竞赛内容：参赛队伍需要综合运用计算机硬件知识，完成基于特定指令集架构的模型计算机的逻辑设计，并进行功能实现和性能优化等。
3.各高校校内举办的 FPGA 创新设计竞赛：
-举例：成都信息工程大学“智明达杯”FPGA 创新设计竞赛、江苏大学 FPGA 创新设计竞赛等。
-特点：由高校与企业合作举办的情况较为常见，如成都信息工程大学的比赛是由学校与成都智明达电子股份有限公司联合主办。这类比赛通常针对本校学生，为学生提供了一个锻炼和展示 FPGA 设计能力的平台，同时也加强了校企之间的联系与合作。
4.国际上的相关赛事：国际上也有一些针对 FPGA 设计的竞赛，不过这些赛事的参与门槛可能较高，需要具备较强的专业能力和英语水平。具体的赛事信息可以通过相关的国际电子设计论坛、专业网站等渠道获取。
参加全国大学生电子设计竞赛需要具备多方面的技能，主要包括以下几类：
1. 专业知识技能：
– 电路基础：
– 熟练掌握模拟电路知识，包括放大器、滤波器、振荡器等基本模拟电路的原理、分析与设计。例如，能够根据需求设计出合适的放大器电路，对小信号进行放大处理。
– 扎实的数字电路基础，理解数字逻辑门、计数器、寄存器、存储器等数字电路模块的工作原理和应用，具备数字电路的设计和分析能力，比如设计简单的数字逻辑电路实现特定的功能。
– 微处理器与控制器：
– 熟悉单片机的原理和编程，掌握常见单片机（如 51 系列、STM32 等）的硬件结构、指令系统和编程方法，能够使用单片机进行系统控制和数据处理。例如，利用单片机实现对传感器数据的采集和处理，控制执行器的动作。
– 了解 FPGA 和 CPLD 的基本原理和开发流程，具备使用硬件描述语言（如 VHDL、Verilog）进行逻辑设计的能力，可用于实现复杂的数字逻辑电路和系统。
– 信号与系统：掌握信号的时域和频域分析方法，理解信号的采样、量化、编码等基本概念，以及系统的频率响应、稳定性等特性，这对于处理和分析各种电子信号非常重要。比如，在设计通信系统或信号处理电路时，需要运用这些知识对信号进行分析和处理。
– 电力电子技术：了解电力电子器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等）的特性和应用，掌握基本的电力电子电路（如整流电路、逆变电路、斩波电路等）的工作原理和设计方法，可用于设计电源、电机驱动等相关电路。
2. 实践操作技能：
– 电路焊接与装配：能够熟练地进行电子元器件的焊接，掌握焊接的技巧和方法，保证焊接质量。同时，具备良好的电路装配能力，能够将电子元器件正确地安装在电路板上，确保电路的正常工作。
– PCB 设计与制作：熟悉 PCB 设计的基本原则和流程，掌握至少一种 PCB 设计软件（如 Altium Designer、Protel 等），能够根据电路设计要求进行 PCB 布局、布线和制版。例如，设计出布局合理、布线规范、抗干扰能力强的 PCB 电路板。
– 仪器设备使用：熟练掌握万用表、示波器、信号发生器、频谱分析仪、电源等电子仪器设备的使用方法，能够准确地测量和分析电路的各种参数和信号，进行电路的调试和故障排查。
3. 软件编程技能：
– C 语言编程：C 语言是电子设计竞赛中最常用的编程语言之一，需要熟练掌握 C 语言的基本语法、数据结构、算法等，能够使用 C 语言进行单片机、微处理器等的程序开发，实现对硬件系统的控制和数据处理。
– 汇编语言编程：在某些对程序执行效率要求较高的场合，需要掌握汇编语言编程，了解微处理器的指令系统和汇编语言的编程方法，能够使用汇编语言编写高效的程序代码。
– 硬件描述语言编程：对于 FPGA 和 CPLD 的开发，需要掌握硬件描述语言（如 VHDL、Verilog）的编程，能够使用硬件描述语言进行数字逻辑电路的设计和实现。
4. 综合设计与创新能力：
– 系统设计能力：能够根据竞赛题目要求，综合运用所学的专业知识和技能，进行电子系统的总体设计，包括系统架构的设计、模块的划分、接口的定义等，确保系统的功能和性能满足要求。
– 创新思维能力：在竞赛中，需要具备创新思维能力，能够提出新颖的设计方案和解决问题的方法，突破传统的思维模式，设计出具有创新性的电子系统。例如，运用新的技术或方法，提高系统的性能、降低成本或增加功能。
– 问题解决能力：在竞赛过程中，会遇到各种问题和挑战，需要具备快速分析问题、解决问题的能力，能够通过查阅资料、实验调试等方法，找到问题的根源并采取有效的措施加以解决。
5. 团队协作与沟通能力：
– 团队协作能力：电子设计竞赛通常以团队形式参赛，需要与团队成员密切合作，发挥各自的优势，共同完成竞赛任务。具备良好的团队协作能力，包括分工合作、沟通协调、互相支持等，能够提高团队的工作效率和竞赛成绩。
– 沟通表达能力：能够与团队成员、指导教师进行有效的沟通和交流，及时汇报工作进展和问题，听取他人的意见和建议。同时，在竞赛结束后，需要撰写设计报告和论文，能够清晰地表达设计思路、技术方案、实验结果等内容。
以下是一些全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛——FPGA 创新设计竞赛的获奖作品：
1. 2023 年广东工业大学的一等奖作品——基于 FPGA 的可运行 Linux 的 RISC – V 处理器：
– 优势与特点：兼有 FPGA、嵌入式 Linux 系统以及 RISC – V 架构三者的优势。具有以太网功能，可进一步扩展应用于通信和网络领域；具备 HDMI 驱动功能，包括编码器可应用于图像和视频处理与输出。Litex 项目支持 VexRiscv – SMP 多核处理以及 FPGA 可编程的加速能力，可提供充足的算力以应用于计算机视觉、机器学习等领域，也适用于边缘计算领域，可提供高性能的边缘计算平台。
2. 2023 年西安理工大学的一等奖作品——智能小车：
– 应用场景与设计：针对智能工厂、酒店、病房等场景进行设计。智能小车不使用任何 MCU、片上系统等，是脱离现有系统的纯逻辑 FPGA 小车。整个作品采用 RTL 级语言开发，使用状态机设计，能很好地节约片上资源，达到算力要求。该作品基于 2 块 Xilinx A7 芯片，一块作为图像处理单元，完成字符、标志的识别；另一块作为主控制单元，负责控制决策，实现寻迹、避障、驱动等功能，两者通过高速串口通信来完成协同运作。
3. 2022 年南京航空航天大学金城学院的三等奖作品——基于 GW2A 的智能农场系统：
– 系统功能：该系统可以实现对农场环境的智能监测和控制，例如对土壤湿度、温度、光照等参数进行实时监测，并根据预设的阈值自动控制灌溉、施肥、遮阳等操作，提高农场的生产效率和管理水平。
4. 2022 年济南大学的三等奖作品——基于 SF1Light 的超声波风速测量系统：
– 测量原理与创新：利用超声波在空气中传播的速度受风速影响的原理，通过 FPGA 对超声波信号的处理和分析，实现对风速的精确测量。该作品在硬件设计和算法优化方面具有一定的创新性，提高了风速测量的精度和稳定性。
5. 2024 年厦门大学的一等奖作品——暖意醇香-智能暖饮售卖机：
– 创新设计：作品基于 stm32mp157 实现无人化、自动化的暖饮售卖方式，给用户提供最方便、快捷、舒适的购买体验，助力暖饮市场的新零售方向布局，在商业模式和用户体验方面具有创新点。
6. 2024 年厦门大学的二等奖作品——基于车路协同的城市交通管理系统：
– 技术应用：采用龙芯中科自主研发的国产架构处理器 2k1000la 作为产品终端小车的主控芯片，车身搭载高清摄像头、UWB 定位标签，可以实现自动驾驶与智慧决策、室内外定位功能，结合了车路协同技术和国产芯片技术，具有较高的应用价值。
大学生参加 FPGA 大赛有诸多好处，主要体现在以下几个方面：
1. 专业知识提升：
– 理论知识巩固：FPGA 大赛要求学生深入理解数字电路、计算机体系结构、硬件描述语言等专业知识。在参赛过程中，学生需要不断运用这些知识来设计、实现和优化电路，从而加深对理论知识的理解和掌握。例如，在编写 Verilog 或 VHDL 代码时，学生对硬件描述语言的语法、逻辑结构等方面的理解会更加深入。
– 实践技能增强：大赛提供了实际操作 FPGA 开发板、进行电路设计和调试的机会。学生能够熟悉 FPGA 开发工具的使用，掌握电路布局、布线、时序优化等实践技能，提高自己的硬件设计和实现能力。这种实践经验对于学生毕业后从事相关工作具有重要的价值。
2. 创新能力培养：
– 激发创新思维：FPGA 大赛鼓励学生在给定的主题或范围内进行创新设计，激发学生的创新思维和创造力。学生需要思考如何运用 FPGA 技术解决实际问题，提出新颖的解决方案，这有助于培养学生的创新意识和创新能力。
– 探索新技术应用：在比赛中，学生有机会接触到最新的 FPGA 技术和应用，了解行业的发展趋势。这促使他们不断探索新技术在不同领域的应用，为未来的创新研究和产品开发打下基础。
3. 团队协作与沟通能力锻炼：
– 团队合作：FPGA 大赛通常以团队形式参赛，队员之间需要密切合作、分工明确，共同完成项目的设计和实现。在这个过程中，学生可以学习如何与团队成员沟通、协调，发挥各自的优势，提高团队的整体效率和战斗力。
– 沟通交流：比赛过程中，学生需要与评委、其他参赛队伍进行交流和沟通，展示自己的作品和思路，听取他人的意见和建议。这有助于提高学生的表达能力和沟通能力，增强学生的自信心和人际交往能力。
4. 职业发展机遇：
– 奖项与荣誉：在 FPGA 大赛中获得奖项和荣誉，能够为学生的简历增添亮点，提高学生在就业市场上的竞争力。这些奖项和荣誉是对学生专业能力和创新能力的认可，能够吸引用人单位的关注。
– 企业合作与实习机会：大赛吸引了众多企业的关注和参与，学生有机会与企业建立联系，获得企业的实习机会或就业机会。通过与企业的合作，学生可以了解企业的需求和工作流程，为未来的职业发展做好准备。
5. 学术与科研助力：
– 学术研究基础：对于有继续深造意愿的学生，参加 FPGA 大赛可以为他们的学术研究打下基础。在比赛中积累的实践经验和创新成果，可以为他们的研究生阶段的学习和科研提供有力的支持。
– 科研项目参与：优秀的参赛学生可能会被导师或科研团队选中，参与相关的科研项目。这不仅能够进一步提高学生的专业水平，还能够为学生的学术发展提供更多的机会和资源。
6. 行业认知与视野拓展：
– 了解行业动态：大赛汇聚了来自全国各地的高校学生和行业专家，学生可以通过比赛了解行业的最新动态、技术发展趋势以及市场需求。这有助于学生拓宽视野，明确自己的学习方向和职业规划。
– 建立行业人脉：在比赛中，学生有机会结识其他高校的优秀学生、行业专家和企业代表，建立起广泛的行业人脉。这些人脉关系对于学生未来的学习、就业和创业都具有重要的意义。
