میکرو کنترلر

درس ریزپردازنده ۱ با تمرکز بر میکروکنترلرهای AVR در راستای جهت دهی عملی به آموخته‌های دانشجویان مقطع کارشناسی سخت افزار، برق و رباتیک و به علت نزدیکی موضوع این درس با پروژه‌های واقعی انتخاب شده است. دانشجویان در این درس با مبانی میکروکنترلرها، ساختار داخلی، زبان اسمبلی، تایمرها و قفه‌ها، راه‌اندازی ورودی-خروجی‌های ساده و استانداردهای واسط آشنا میشوند. آنها در طول این درس به طور مداوم در آزمایشگاه ریزپردازنده حضور دارند و در انتهای ترم، یک پروژه کاربردی را به عنوان یکی از ملزومات گذراندن این درس ارائه می کنند. سپس در درس ریزپردازنده ۲ با راه اندازی ماژول های مختلف نظیر ماژول Ethernet، GSM، اثر انگشت، کارت حافظه، MP3 و نظیر این ها یک ایده را تا مرز تولید محصول قابل ارائه به بازار پیش خواهند برد.

FPGA ها نسل جدید مدارهای مجتمع دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند . عبارت FPGA از سر کلمه های Field Programmable Gate گرفته شده است . سرعت اجرای توابع منطقی در FPGA ها بسیار بالا و در حد نانو ثانیه است . با استفاده از این مدار مجتمع میتوان مدارات پیچیده تری مانند میکرو کنترلر ، پروسسور تصویر و صدا ، بخشی از گیرنده مدارات مخابراتی و ... را با قیمت نسبی کم طراحی کرد .   متأسفانه جلسه سوم ناقص ضبط شده و جلسه پنجم ضبط نشده است.

به آی‌سی‌هایی که قابل برنامه ریزی باشند و عملکرد آن‌ها از قبل تعیین شده باشد میکروکنترلر گویند. ARM یکی از قوی‌ترین میکروکنترلرهای موجود در بازار است که تقریبا در تمامی گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقشه و معماری این خانواده از میکروکنترلرها توسط شرکت‌های مختلفی خریداری شده و هم اکنون چندین شرکت معروف مانند ATMEL , NXP ,STMicroelectronic,TI و Broadcom آن را به صورت انبوه تولید می‌کنند. در این درس ابتدا مروری به میکروکنترل ها و نحوه کار آنها میشود ، در ادامه خانواده ARM مورد بررسی قرار میگیرد.

در دوره‌ی آموزشی AVR مکتب پلاس ، تمامی پیش‌نیاز‌های مورد نیاز، برای یادگیری برنامه‌نویسی AVR از جمله زبان برنامه نویسی C و نرم‌افزار شبیه‌ساز پروتئوس، به صورت کامل و در قالب یک فصل مجزا آموزش داده شده‌اند. علاوه بر این، در طراحی سیستم‌های دیجیتال، چهار مرحله‌ی مهم وجود دارد : 1- طراحی سخت‌افزار 2- طراحی نرم‌افزار 3- شبیه‌سازی 4- پیاده‌سازی عملی در دوره‌ی آموزشی AVR مکتب پلاس و در تمامی فصل‌ها، پروژه‌ها به صورت گام به گام، بر اساس این 4 مرحله اساسی طراحی سیستم های دیجیتال، پیاده سازی می‌شوند و برخلاف سایر دوره‌های آموزشی، از هیچ‌کدام از این مراحل مهم، غفلت نشده است . با توجه به آموزشی کامل ابعاد سخت افزاری و نرم افزاری در این دوره‌ی آموزشی، همه‌ی شرکت‌کنندگان، در پایان دوره قادر خواهند بود که به صورت عملی، پروژه‌های دلخواه خود را از صفر تا صد طراحی، شبیه‌سازی و پیاده‌سازی نمایند. همچنین وجود راهنما‌های آموزشی، در طول دوره، باعث می‌شود تا مخاطبان محترم دوره بتوانند همه‌ی سؤالات خود را مطرح کرده و پاسخ مناسب آن را دریافت کنند و در نتیجه در پایان، هیچ ابهامی در خصوص قسمت‌های مختلف این دوره‌ی آموزشی، وجود نخواهد داشت.

FPGA مخفف Field Programmable Gate Array است که معنای عام فارسی آن آرایه گیت قابل برنامه‌ریزی است. به زبانی ساده‌تر می‌توان گفت که FPGA مدار مجتمع طراحی‌شده برای پیکربندی یا برنامه‌ریزی پس از قرار گرفتن در مدار برای قطعات دیجیتال است تا امکان به‌روزرسانی یا تغییر عملکرد آن‌ها را فراهم کند. این دوره آموزش FPGA کاربردی مربوط به این مدار مجتمع و آموزش جنبه‌های مختلف آن خواهد بود که در 26 جلسه آموزشی به صورت رایگان برای کاربران در پلت فرم مکتب خونه قرار داده شده است. قبل از اینکه به معرفی دوره آموزش FPGA کاربردی بپردازیم ابتدا بهتر است کمی در رابطه با جنبه‌های مختلف این مدار مجتمع و ماهیت آن صحبت کنیم. FPGA چیست؟ Field Programmable Gate Array یا FPGA یک دستگاه منطقی قابل برنامه‌ریزی (یک نوع مدار مجتمع) است که با استفاده از این مدار مجتمع می‌توان مدارات پیچیده‌تری مانند میکرو کنترلر، پروسسور تصویر و صدا، بخشی از گیرنده مدارات و سیستم‌های مخابراتی و غیره را با قیمت نسبی کم طراحی کرد. امروزه بیشتر شرکت‌های تولید قطعات مانند سیسوگ از فنّاوری FPGA در مدارات خود استفاده می‌کنند. اجزای FPGA یا بلوک‌های منطقی آن، ممکن است از هر چیزی از گیت‌های منطقی گرفته تا عناصر حافظه یا بلوک‌های حافظه یا تقریباً هر عنصری تشکیل شوند. این ویژگی FPGA میزان قابل توجهی از انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کند و قابلیت طراحی و توسعه را بسیار آسان خواهد کرد که در دوره آموزش FPGA کاربردی به این موضوع اشاره شده است. کاربردهای FPGA FPGA در بسیاری از برنامه‌ها استفاده می‌شود. با توجه به هزینه‌ای که دارند، اف پی جی ها در محصولات ارزان قیمت با مصرف بالا استفاده نمی‌شوند، اما در عوض FPGA- ها در صنایع و حوزه‌های مختلفی کاربرد پیدا می‌کنند که ممکن است به مدارهای منطقی پیچیده نیاز باشد. یا در شرایطی که پیش بینی شود که در آینده تغییراتی برای این مدارها لازم باشد از FPGA استفاده خواهد شد. برنامه‌های کاربردی FPGA طیف وسیعی از حوزه‌ها را از تجهیزات ویدئویی و تصویربرداری گرفته تا مدارات هوافضا و کاربردهای نظامی و همچنین الکترونیک برای پردازش‌های تخصصی و موارد دیگر را پوشش می‌دهد. ماهیت قابل تنظیم مجدد FPGA به این معنی است که می‌توان از آن در تعداد زیادی از برنامه‌های مختلف استفاده کرد که دوتا از بارزترین این کاربردهای FPGA شامل موارد زیر هستند: نمونه‌سازی ASIC: ASIC- ها یا مدارهای مجتمع با کاربرد خاص اغلب در تولید با حجم بالا استفاده می‌شوند، اما توسعه آن‌ها بسیار پرهزینه است و انجام تغییرات بسیار گران و زمان بر و در واقع عملکرد آن ثابت خواهد بود. همچنین از آنجاکه تراشه‌های ASIC معمولاً بسیار پیچیده هستند اغلب اوقات در داخل آن‌ها از FPGA استفاده خواهد شد که این کار باعث می‌شود علاوه بر ساده‌سازی طراحی، عملکرد مدار کاملاً پویا و قابل تغییر باشد. تجهیزات تعریف‌شده نرم‌افزاری: با توجه به اینکه تجهیزات در حال حاضر بیشتر به سمت نرم‌افزاری می‌روند، این امکان وجود دارد که با استفاده از FPGA بتوان تجهیزات نرم‌افزاری دقیقی را با آن ساخت که در دوره آموزش FPGA کاربردی به این جنبه از کاربرد FPGA پرداخته شده است. معرفی دوره آموزش FPGA کاربردی دوره آموزش FPGA کاربردی یکی از بهترین دوره‌های آموزشی برای آموزش مفاهیم FPGA کاربردی به‌حساب می‌آید که هم اکنون در پلت فرم مکتب خونه برای کاربران قرار داده شده است. این دوره آموزش دوره آموزش FPGA کاربردی شامل 26 جلسه آموزشی – کاربردی خواهد بود که به صورت تخصصی و عملی به مفاهیم حول FPGA میپردازد. این دوره با هدف آشنایی متقاضیان با FPGA و طراحی مدارهای پویا با زبان انگلیسی از صفر تاصد ارائه شده است و می‌تواند نقطه‌ شروع خوبی برای ورود به بازار کار FPGA باشد. پیش‌نیازهای دوره کاربردی آموزش FPGA از آنجاکه این دوره به زبان انگلیسی ضبط و ارائه شده است برای درک مفاهیم این دوره آموزش کاربردی اف پی جی آی به صورت کامل لازم خواهد بود که کاربران به زبان انگلیسی تسلط نسبی داشته باشند و بتوانند مفاهیم بیان شده را درک کنند. همچنین از پیش‌نیازهای دوره آموزش FPGA کاربردی آشنایی به زبان‌های توصیف سخت‌افزار مانند: VHDL و Verilog.است. لازم به ذكر است که دوره‌های آموزشی این دو زبان توصیف سخت‌افزار نیز در پلتفرم مکتب خونه قرار داده ‌شده‌اند.

FPGA یا Field Programmable Gate Array یک مدار مجتمع است که می ­توان آن را پس از اتمام فرآیند تولید، مطابق نیاز طراح برنامه ­ریزی نمود و روابط منطقی بین پایه ­های ورودی و خروجی را تغییر داد. این تراشه­ ها نیمه رساناهایی هستند که از تعداد زیادی جزء کوچک الکترونیکی یا سلول  به نام بلوک منطقی (Logic Block) ساخته شده‌­اند. این سلول از نظر منطقی چیزی بین یک مدار الکترونیکی و یک میکروکنترلر است. در واقع، FPGA یک تراشه قابل برنامه‌ریزی است. این تراشه‌ها برای توسعه سخت افزارهای دیجیتالی پیچیده و اجتناب از ساخت بردهایی با تراشه­‌های گسسته به وجود آمده‌­اند. با استفاده از تراشه­‌های FPGA بردهایی که قبلاً با تعداد زیادی از تراشه‌های دیجیتال ساخته می­‌شدند، در یک تراشه FPGA با سرعت بالاتر و امکان به‌روزرسانی کردن سخت افزار پیاده‌سازی می‌­شوند. هدف از دوره آموزشی FPGA چیست؟ FPGA ها برای ایجاد سیستم‌هایی با انعطاف پذیری بالا مورد استفاده قرار می‌­گیرند. FPGAها با ارائه یک معماری برنامه‌پذیر، قیمت پایین و زمان راه­‌اندازی اندک و مهم‌­تر از همه، ایجاد امکان پردازش موازی مشکلات متعدد مهندسین و طراحان مدارات دیجیتال را رفع نموده‌­اند. از دیگر مزایای استفاده از FPGA ها در طراحی­ ها، می­‌توان به سرعت بالای پردازش و فرکانس کاری بسیار بالای آن­ها اشاره کرد. FPGA ها در حوزه‌های گسترده‌­ای از جمله پردازش سیگنال، پردازش تصویر، فیلترهای دیجیتال، سیستم‌­های انتقال دیتاهای دیجیتال، سیستم­‌های مخابراتی و سیستم­‌های مختلف کنترلی به کار برده می­‌شوند. هدف از دوره آموزشی FPGA مقدماتی آشنایی با معماری داخلی FPGAها، نحوه برنامه‌ریزی و استفاده از آن‌­ها، بهینه‌سازی برنامه­‌ها، شبیه­‌سازی برنامه­‌ها، معرفی ابزارهای مورد استفاده جهت کار با تراشه­ های FPGA و استفاده از تراشه‌­ها در پروژه‌های جدی با نرخ بالا و حجم پردازش سنگین است.  دوره آموزش FPGA مقدماتی مناسب چه کسانی است؟ این دوره­‌ برای کسانی که علاقمند به کار در حوزه‌­های الکترونیکی و فضاها‌ی مرتبط آن در ایران و یا خارج از کشور هستند، مناسب است. همچنین دانشجویانی که در زمینه‌­های تحقیقاتی مشغول هستند، می‌­توانند از مفاهیم گفته شده استفاده نمایند. به­ طورکلی، یکی از قدرتمندترین تراشه‌هایی که امروزه در کاربردهای مختلف الکترونیکی، مخابراتی و کنترل مورد استفاده شرکت­‌های بزرگ دنیا و ایران می‌باشد ، تراشه‌های FPGA است که با فراهم آوردن بسترهایی برای پردازش سیگنال، و با بهبود قابلیت­‌های پردازنده‌ها و ... در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بعد از فراگیری دوره آموزش FPGA مقدماتی در مکتب خونه چه مهارت­هایی کسب خواهید کرد؟ این دوره آموزشی در دو دوره مقدماتی و پیشرفته ارائه می­‌شود که شما پس از گذراندن دوره مقدماتی با مفاهیم اساسی مربوط به معماری FPGAها، مقایسه آن‌­ها با دیگر پردازنده‌ها، ساختارهای برنامه ­نویسی موجود برای FPGAها، فرآیند شبیه‌سازی و پیاده‌­سازی آن‌ها آشنا می­‌شوید و با انجام پروژه‌های درنظر گرفته شده، در این مباحث به تسلط خوبی خواهید رسید.  FPGA چیست؟ FPGA مخفف Field-Programmable Gate Array است و می‌تواند به عنوان یک تراشه سخت‌افزاری تعریف شود که برای انجام عملیات منطقی استفاده می‌شود. FPGA  از یک شبکه یکپارچه یا مجموعه‌ای از بلوک‌های منطقی که در یک تراشه قرار گرفته‌اند، تشکیل شده‌اند. که در آن مدار‌ها گیت‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی هستند. FPGA‌ها از بلوک‌های منطقی قابل تنظیم جداگانه یا CLB تشکیل شده‌اند که از طریق اتصالات قابل برنامه‌ریزی به هم متصل می‌شوند.  همانطور که از نام فن‌آوری نیمه هادی نشان داده شده است، مزایای FPGA به دلیل توانایی آن‌ها برای برنامه‌ریزی در هنگام پیاده‌سازی در زمینه در مقابل انواع دیگر تراشه‌های نیمه هادی مانند ASIC شناخته شده است. بنابراین می‌توان گفت که آموزش FPGA مقدماتی  دارای اهمیت ویژه ای است. ما در مکتبخونه دوره آموزش FPGA مقدماتی را ارائه می دهیم. در ادامه به بررسی این موضوع می پردازیم. مزایای آموزش FPGA مقدماتی برای بیان مزایای آموزش FPGA مقدماتی مکتبخونه لازم است نمونه‌هایی را مثال بزنیم. برای مثال یک ASIC یا یک مدار مجتمع خاص برنامه برای انجام یک کار خاص طراحی شده است. به این ترتیب، تنها یک عملکرد را انجام می‌دهد و نمی‌توان آن را به چیز دیگری تغییر داد، همچنین نمی‌توان آن را پاک کرد و بازنویسی کرد تا دوباره از تراشه استفاده شود. از سوی دیگر، یک FPGA را می‌توان دوباره برنامه‌ریزی کرد و دوباره مورد استفاده قرار داد و در مورد سفارشی‌سازی و شخصی‌سازی بسیار انعطاف پذیرتر است، به خصوص زمانی که در این زمینه مستقر شود. این امر باعث می‌شود FPGA نسبت به ASIC در برنامه‌های خاص بسیار مناسب‌تر و ارجح‌تر باشد. با کمک یک FPGA می‌توانید برنامه‌ای بنویسید که بر روی یک تراشه سیلیکونی بارگذاری و عملکرد‌ها آن اجرا شود. اگر می‌خواهید یک تراشه را بهینه کنید تا با حجم کاری خاصی متناسب باشد، می‌توانید از یک تراشه FPGA استفاده کنید. FPGA‌ها می‌توانند با نیاز‌های مدرن از پیچیدگی بالا و دستگاه‌های با کارایی بالا خود را مطابقت دهند. آن‌ها همچنین چگالی منطقی بیشتر، پردازنده‌های تعبیه‌شده، بلوک‌های DSP و کلاک را از دیگر ویژگی‌های برجسته ارائه می‌دهند. FPGA برای سیستم‌هایی‌ایده‌آل است که در آن به‌روزرسانی‌های مداوم الزامی است. اگر یک پردازنده نیاز به تغییراتی داشته باشد، تراشه‌های FPGA می‌توانند در صورت نصب آن‌ها را برای ایجاد این تغییرات مورد استفاده قرار دهند و نیاز به خرید سخت‌افزار جدید را از بین ببرند. اگر از تراشه‌های FPGA در خودرو‌ها استفاده می‌شود، می‌توان با کمک این تراشه‌ها حتی پس از فروختن آن‌ها را به‌روزرسانی کرد. این تراشه‌ها همچنین اغلب توسط مشاغل سازمانی استفاده می‌شوند، زیرا می‌توان آن‌ها را با استفاده از مسیر داده‌ای که با تجزیه و تحلیل داده‌ها، استنتاج تصویر و حتی فشرده‌سازی مطابقت دارد، دوباره برنامه‌ریزی کرد. هدف اصلی از ساخت FPGA در ابتدا، هدف اصلی یک تراشه FPGA، نمونه‌سازی اولیه ASIC‌ها بود. مزیت استفاده از FPGA برای این منظور این است که می‌توان آن را بار‌ها و بار‌ها برنامه‌ریزی کرد، تا زمانی که یک طرح نهایی شود و هیچ اشکالی در طراحی پیدا نشود. به طور مثال، اینتل که یک نام بزرگ در صنعت فناوری اطلاعات است، از FPGA برای نمونه‌سازی اولیه تراشه‌های دائمی جدید استفاده می‌کند تا از کیفیت، عملکرد و یکپارچگی آن‌ها اطمینان حاصل کند. با در نظر گرفتن ویژگی‌های مفید مختلف تراشه‌های FPGA، می‌توان انواع مختلفی از برنامه‌ها را نام برد که استفاده از FPGA‌ها برای آن‌ها مناسب‌تر هستند. FPGA‌ها معمولاً برای پروژه‌های با حجم کم و پیچیدگی بالا استفاده می‌شوند، زیرا سفارشی‌سازی را ارائه می‌دهند. کاربرد‌های اصلی FPGA‌ها را می‌توان در برنامه‌های پزشکی، پردازش تصویر و تصویر، مخابرات و دیتاکام، سرور و ابر و دفاع و فضا جستجو کرد. کاربردهای گسترده FPGA ها سبب شده است تا آموزش FPGA مقدماتی برای افراد با تخصص متنوع مفید باشد.  برنامه‌های کاربردی آموزش FPGA مقدماتی تراشه‌های FPGA هم در ارتباطات سیمی و هم در ارتباطات بی‌سیم استفاده می‌شوند. در ارتباطات سیمی در بک پلن‌های سریال و ارتباطات بی‌سیم برای راه حل‌های شبکه و آدرس دهی استاندارد‌های وایمکس و ۵G/۶G و HSDPA استفاده می‌شود. همچنین FPGA در بخش زیرساخت استفاده می‌شود و به خرد کردن داده‌ها با سرعت بالا کمک می‌کند. در زمینه کاربرد‌های پزشکی نیز، از تراشه‌های FPGA برای اهداف تشخیصی و نظارتی استفاده می‌شود. آن‌ها در تجهیزات پزشکی برای پردازش داده‌ها استفاده می‌شوند. در زمینه هوافضا و کاربرد‌های دفاعی، کاربرد تراشه‌های FPGA را می‌توان در برای پردازش تصویر، پیکربندی مجدد جزئی برای SDR‌ها و همچنین برای تولید شکل موج جستجو کرد. FPGA برای بهبود زمان عرضه به بازار محصولات مختلف تکنولوژیکی و کاهش هزینه‌های کلی مهندسی که در تعدادی از فرآیند‌ها از جمله اتوماسیون صنعتی و نظارت انجام می‌شود، از دیگر کاربرد‌های FPGA‌ها است. از آنجایی که FPGA برای پیکربندی مجدد و هماهنگی با تغییرات استفاده می‌شود، هزینه نگهداری طولانی مدت لازم برای یک سیستم را کاهش می‌دهد. از جمله اصلی‌ترین کابرد‌های FPGA‌ها می‌توان به توسعه شبکه‌های عصبی عمیق یا DNN اشاره داشت که در نهایت منجر به تولید و نگهداری سیستم‌های هوشمند مصنوعی می‌شود. FPGA‌های با کارایی بالا در مقایسه با GPU‌ها می‌توانند حتی بیشتر به یک برنامه کاربردی کمک کنند و بنابراین برای اهداف توسعه فناوری یادگیری ماشین ترجیح داده می‌شوند. علاوه بر این موارد فناوری FPGA به شرکت‌های ASIC فرصت نمونه‌سازی سریع را می‌دهد. به طور مثال در زمینه کاربرد‌های پزشکی، از تراشه‌های FPGA برای اهداف تشخیصی و نظارتی استفاده می‌شود. آن‌ها در تجهیزات پزشکی برای پردازش داده‌ها استفاده می‌شوند. FPGA‌ها در MRI، CT اسکن، سونوگرافی، سیستم های‌مانیتورینگ بیمار ECG استفاده می‌شوند.  آموزش FPGA مقدماتی برای چه کسانی مناسب است؟ FPGA‌ها همچنین برای مشاغل سازمانی مفید هستند زیرا می‌توانند به صورت پویا با یک مسیر داده که دقیقاً با یک حجم کاری خاص مطابقت دارد، مانند تجزیه و تحلیل داده، استنتاج تصویر، رمزگذاری یا فشرده‌سازی مجدد برنامه‌ریزی شوند. FPGA‌های بهینه‌سازی شده نیز نسبت به اجرای بار‌های کاری معادل روی یک CPU از نظر مصرف انرژی کارآمدتر هستند. این FPGA ترکیبی از تطبیق‌پذیری، کارایی و عملکرد، یک بسته جذاب برای کسب و کار‌های مدرنی ارائه می‌دهند که به دنبال پردازش داده‌های بیشتر با هزینه کل مالکیت کمتر  (TCO) هستند. پس باید آموزش FPGA مقدماتی را به عنوان امری مناسب برای بهینه سازی فعالیت‌های مشاغل سازمانی در نظر گرفت. مرز جدید برای FPGA‌ها: هوش مصنوعی شبکه‌های عصبی عمیق (DNN)  که برای هوش مصنوعی( AI)  استفاده می‌شوند، زمینه جدیدی از کاربرد‌های FPGA‌ها به شمار ‌می‌روند که در حال حاضر مورد توجه است. اجرای مدل‌های استنتاج DNN قدرت پردازش قابل توجهی را می‌طلبد. واحد‌های پردازش گرافیکی  (GPU) اغلب برای تسریع پردازش استنتاج استفاده می‌شوند، اما در برخی موارد، FPGA با کارایی بالا ممکن است در تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده‌ها برای یادگیری ماشین، عملکرد بهتری از GPU داشته باشند. مایکروسافت در حال حاضر از قابلیت تطبیق‌پذیری Intel FPGA را برای تسریع هوش مصنوعی بهره می‌برد. Project Brainwave مایکروسافت از طریق خدمات ابری Microsoft Azure دسترسی به FPGA‌های Intel Stratix را برای مشتریان فراهم می‌کند. سرور‌های ابری مجهز به این FPGA‌ها به طور خاص برای اجرای مدل‌های یادگیری عمیق پیکربندی شده‌اند. سرویس مایکروسافت به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا از قدرت تراشه‌های FPGA بدون خرید و پیکربندی سخت‌افزار و نرم‌افزار تخصصی استفاده کنند. درعوض، توسعه‌دهندگان می‌توانند با ابزار‌های متن‌باز رایج مانند Microsoft Cognitive Toolkit یا چارچوب توسعه هوش مصنوعی TensorFlow کار کنند. بنابراین بیراه نیست اگر بگوییم که آموزش FPGA پیشرفته می‌تواند چشم اندازهای جدیدی برای آینده شغلی و تحصیلی شما محیا کند.  پیش نیاز‌های دوره آموزش FPGA مقدماتی دانش اولیه زبان‌های توصیف سخت‌افزار مانند Verilog یا VHDL از جمله اصلی‌ترین پیش نیاز‌های دوره آموزش FPGA مقدماتی  به شمار ‌می‌روند. سایت مکتبخونه علاوه بر ارائه آموزش FPGA مقدماتی، از دوره ها و مقالات معتبر و مفیدی برخوردار است که مطمئنا برای شما مفید خواهد بود. از اینکه تا پایان این مطلب ما را همراهی کردید، سپاس گزارم.

زبان اسمبلی نوعی زبان برنامه نویسی سطح پایین برای کامپیوتر یا هر دستگاه قابل‌برنامه‌ریزی دیگری است که نزدیک‌ترین زبان به زبان ماشین به‌حساب می‌آید. این زبان اغلب مختص یک معماری کامپیوتر خاص است، بنابراین انواع مختلفی از زبان‌های اسمبلی وجود دارد. ARM نوعی زبان اسمبلی بسیار محبوب به‌حساب می‌آید و دوره آموزش ARM مکتب خونه با هدف آموزش این زبان محبوب تهیه و تدوین شده است که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت. عبارت ARM مخفف عبارت "Acorn-Risc Machine" است. عبارت RISC در اینجا به معنای محاسبات مجموعه دستورالعمل‌های Recuded است. درواقع ARM نوعی معماری پردازنده به‌حساب می‌آید. دلیل ترجیح این نوع معماری این است که با مصرف انرژی کمتر می‌تواند بسیار کارآمد باشد. معماری ARM در حال حاضر نقش مهمی در صنعت سخت‌افزار بازی می‌کند. قبل از اینکه به معرفی دوره آموزش ARM بپردازیم ابتدا بهتر است مختصری در رابطه با خود میکروکنترلر آرم صحبتی داشته باشیم. میکروکنترلر ARM چیست؟ امروزه با پیشرفت سیستم‌ها، میکروکنترلرها نیز توسعه پیدا کرده‌اند، این تراشه‌ها داخل وسایل مختلفی مانند ماشین، تلفن همراه و غیره قرار دارند و چهار گروه اصلی PIC ،ARM ،8051 و AVR از معروف‌ترین و رایج‌ترین آن‌ها در ایران هستند. میکروکنترلرهای ARM تقریباً در هر نوع کاربردی از پروتکل‌های پزشکی گرفته تا سیستم‌های امنیتی و سیستم‌های صنعتی، برق صنعتی، شبکه‌های سخت‌افزاری، حمل نقل خودرو و نظامی به‌صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تراشه‌ها دارای سیستم پردازشی 32 بیتی با سرعت پردازش چند مگاهرتز تا چند صد مگاهرتز هستند. در این خانواده کارایی بالا، قیمت پایین و مصرف انرژی بسیار پایین، باعث شده سازندگان بزرگی مثل شرکت ST ،NXP ،Apple و غیره این تراشه‌ها را تولید و عرضه کنند. انواع میکروکنترلر ARM می‌توان از ARM7 ،ARM9 ،ARM10 و ARM11 به‌عنوان معروف‌ترین انواع میکروکنترلر ARM نام ‌برد و در این بین، میکروکنترلر ARM7 پراستفاده‌ترین نوع هسته‌های پردازشی موجود است. بعد از ARM7 به ترتیب ARM9 و ARM10 و ARM11 در رتبه‌های بعدی قرار می‌گیرند که در دستگاه‌های مختلفی مانند لپ‌تاپ استفاده می‌شوند. معرفی دوره آموزش ARM دوره آموزشی میکروکنترلر ARM با رویکردی متفاوت نسبت به سایر دوره‌های موجود در این زمینه ارائه می‌شود. در این دوره آموزش ARM، کاربران ضمن آشنایی با خانواده‌ها و امکانات میکروکنترلرهای شرکت ST، واحدهای مهم و امکانات میکروکنترلرهای STM32F10xx را به همراه جزئیات آن‌ها می‌آموزند. از ویژگی‌های مهم این دوره می‌توان به آموزش نحوه برنامه‌نویسی میکروکنترلرهای ARM و انجام پروژه‌های عملی و کاربردی منطبق بر همه مباحث تدریس شده اشاره کرد تا آموخته‌های دانشجویان دوره میکروکنترلر ARM را محک بزند و علاوه بر تسلط بر مباحث تئوری مهارت موردنیاز در زمینه انجام پروژه‌های عملی را نیز کسب کنند. در دوره آموزشی میکروکنترلر های ARM به پردازنده‌های ۳۲ بیتی موجود در دنیا و تفاوت‌های آن‌ها باهم پرداخته خواهد شد و همچنین پریفرال های میکروکنترلرهای STM32 که شامل پریفرال های تایمر، UART ،ADC و غیره می‌شوند نیز به‌طور کامل بررسی خواهند شد. دوره آموزشی میکروکنترلر ARM نرم‌افزارها و ابزارهای موردنیاز مانند کامپایلر، Keil ،j-link و هدربرد میکروکنترلر STM32F103RCT6 را معرفی کرده و نحوه راه‌اندازی آن‌ها را آموزش می‌دهد. همچنین در این دوره علاوه بر پرداختن به مباحث مفهومی، جزئیات پرکاربرد در پروژ‌ه‌های عملی را نیز تحلیل و بررسی می‌شود. دوره آموزش میکروکنترلر ARM برای چه کسانی مناسب است؟ آموزش میکروکنترلر ARM برای دانشجویان رشته‌های مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر، مکاترونیک و مهندسی پزشکی کاربرد زیادی دارد و مخاطبان اصلی این دوره به‌حساب می‌آیند؛ هرچند تمامی افرادی که به موضوع میکروکنترلرها علاقه‌مند هستند می‌توانند با شرکت در این دوره آموزش ARM، از مزایای آموزشی آن بهره‎‌مند شوند.  پیش‌نیازهای دوره آموزش ARM توجه داشته باشید که علاقه‌مندان به حضور در این دوره باید زمینه‌ی آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C و اصول کار با میکروکنترلرها را داشته باشند هرچند که زبان C در حد نیاز و کاربردی در این دوره آموزش داده می‌شود. دانشجو پس از پایان دوره آموزش میکرو کنترل ARM چه توانایی خواهد داشت؟ هدف از ایجاد این دوره آموزش مبانی arm stm32 است و دانشجویان در انتهای این دوره قادر خواهند بود میکروکنترلرهای STM32F1 را راه‌اندازی کرده و ساخت پروژه‌ و ایده‌های مربوط به این حوزه را به‌آسانی انجام دهند. مباحثی که در دوره آموزش ARM ارائه خواهد شد در دوره آموزش برنامه نویسی میکروکنترلر ARM در 9 فصل به تدریس کامل و جامع در حوزه میکروکنترلرها پرداخته می‌شود و هرکدام از فصول ارائه‌شده با ایجاد زمینه‌ی آموزشی موردنیاز، به تدریس عمیق با رویکرد پروژه محور می‌پردازد. فصل اول: آشنایی با میکروکنترلرهای ARM سری STM32 این فصل از دوره آموزش ARM با هدف ایجاد زمینه‌های اولیه در حوزه میکروکنترلر‌ها است. همچنین در این فصل به معرفی و آشنایی میکروکنترلرهای ARM، تراشه STM323F10X، نام‌گذاری میکروکنترلرهای شرکت ST، برد STM32F103RCT، بلوک دیاگرام STM32F10X و ابزارهای پروگرام کردن تراشه STM32F10X پرداخته می‌شود. فصل دوم: آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C در این فصل به تدریس انواع داده‌ها، تعریف متغیرها و انواع عملگرها به همراه حلقه‌های تکرار، ‌ساختارهای تصمیم‌گیری، استراکچرها‌، آرایه‌ها و توابع با مثال‌های مختلف پرداخته می‌شود. فصل سوم: آشنایی با نرم‌افزار KEIL UVISION در فصل سوم دوره آموزش میکرو کنترل ARM با نحوه نصب نرم‌افزار KEIL و معرفی توابع CMSIS به‌طور کامل آشنا خواهید شد و همچنین سعی شده است تا با ایجاد پروژه‌های کاربردی، مباحث آموخته شده برای دانشجویان به‌صورت کامل تفهیم شود. در این فصل نیز به تدریس پروگرام کردن یک پروژه ساده با KEIL و ابزار J-LINK پرداخته می‌شود. فصل چهارم: آشنایی با GPIO در فصل چهارم، فراگیران را به یادگیری ساختار پین‌های ورودی و خروجی هدایت کرده و مقاومت‌های PULL UP/PULL DOWN معرفی می‌شود. در این بخش با معرفی توابع مربوط به GPIO، پروژه کنترل LED با کلید، راه‌اندازی LCD 2*16 و کیپد و چگونگی نمایش اعداد در LCD آموزش داده می‌شود. در پایان این فصل برای فراگیران پروژه‌ای کاربردی و عملی در نظر گرفته شده است تا مهارت و تسلط کافی بر روی مباحث تدریس شده، شکل بگیرد. فصل پنجم: راه‌اندازی ADC در این فصل ابتدا به مفهوم و نحوه کار مبدل ADC پرداخته می‌شود، سپس نحوه راه‌اندازی این مبدل در تراشه‌های STM32F10xx آموزش داده خواهد شد، همچنین یک پروژه پرکاربرد در این زمینه برای دانشجویان در نظر گرفته شده است. فصل ششم: تبادل داده با UART در این فصل از دوره آموزش ARM علاوه بر آموزش مقدمات لازم در زمینه UART و را‌ه‌اندازی آن، ارسال و دریافت دیتا با استفاده از UART نیز آموزش داده می‌شود. فصل هفتم: ر‌اه‌اندازی TIMER و وقفه خارجی  تایمر یکی از پرکاربردترین امکانات هر میکروکنترلری است، در این فصل مفهوم و نحوه راه‌اندازی تایمر میکروکنترلر آموزش داده می‌شود، همچنین به مفهوم وقفه در میکروکنترلر پرداخته شده و درانتهای فصل برای درک بهتر موضوع پروژه ساعت رومیزی برای دانشجویان درنظر گرفته شده است. فصل هشتم: تولید موج PWM در این فصل کاربردهای موج PWM بیان شده و چگونگی تولید موج PWM با دیوتی‌سایکل (چرخه کار) متفاوت و فرکانس‌های مختلف آموزش داده خواهد شد.  فصل نهم: پروژ‌ه‌های کاربردی در آخرین فصل این دوره آموزش ARM، برای تسلط بیشتر شرکت‌کنندگان به برنامه‌نویسی میکروکنترلر و آشنایی آن‌ها با فضای عملی کار، پروژه‌های پرکاربردی مانند کنترل سروموتور با جوی استیک، کنترل دور و جهت موتور DC و کنترل ربات با بلوتوث تلفن همراه به‌ دانشجویان محول می‌شود و در پایان نیز پروژه نهایی این دوره مطابق با کلیه مفاهیم تدریس شده در این دوره آموزشی برای دانشجویان طراحی شده است. با توجه به توضیحات داده شده و معرفی فصل‌هایی که در این دوره آموزشی ارائه می‌شود، دوره پیش رو را می‌توان آموزشی جامع برای افراد علاقه‌مند به یادگیری میکروکنترلر ARM دانست.

FPGA ها برای ایجاد یک سیستم با انعطاف پذیری و کارآیی بالا مورد نیاز می‌باشند. FPGA ها با ارائه یک معماری برنامه پذیر، قیمت پایین و زمان راه اندازی اندک و مهم تر از همه، ایجاد امکان پردازش موازی مشکلات متعدد مهندسین و طراحان مدارات دیجیتال را رفع نموده اند. از دیگر مزایای استفاده از FPGA ها در طراحی‌ها، می‌توان به سرعت بالای پردازش و فرکانس کاری بسیار بالای آن ها اشاره کرد. FPGA ها در حوزه‌های گسترده ای از جمله پردازش سیگنال، پردازش تصویر، سیستم‌های انتقال داده­‌های دیجیتال، سیستم‌های مخابراتی، سیستم‌های جنگ الکترونیک، سیستم‌های بی­سیم، سیستم‌های راداری و سیستم‌های مختلف کنترلی به کار برده می‌شوند. هدف از دوره آموزشی FPGA پیشرفته چیست؟ هدف از دوره آموزشی FPGA پیشرفته آشنایی با معماری داخلی FPGAها، نحوه برنامه‌­ریزی و استفاده از آن‌ها، بهینه­‌سازی برنامه­‌ها، شبیه‌سازی برنامه‌­ها، معرفی ابزارهای مورد استفاده جهت کار با تراشه­‌های FPGA و استفاده از تراشه‌­ها در پروژه­‌های جدی با نرخ بالا و حجم پردازش سنگین است.  دوره آموزش FPGA پیشرفته مناسب چه کسانی است؟ این دوره ها برای کسانی که علاقمند به کار در حوزه­‌های مختلف مرتبط در ایران و یا خارج از کشور هستند، مناسب است. همچنین دانشجویانی که در زمینه­‌های تحقیقاتی مشغول هستند می­ توانند از مفاهیم گفته شده استفاده نمایند. بطور کل یکی از قدرتمندترین تراشه‌هایی که امروزه در کاربردهای مختلف الکترونیکی، مخابراتی و کنترل مورد استفاده شرکت های بزرگ دنیا و ایران است، تراشه­‌های FPGA است که با فراهم آوردن بسترهایی برای پردازش سیگنال، قابلیت‌های مورد استفاده در پردازنده‌­ها و... در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بعد از فراگیری دوره آموزش FPGA پیشرفته در مکتب‌خونه چه مهارت­‌هایی کسب خواهید کرد؟ این دوره آموزشی در ادامه مباحث دوره FPGA مقدماتی ارائه می‌شود. در دوره مقدماتی به مفاهیم اساسی مربوط به معماری FPGAها، مقایسه آن‌ها با دیگر پردازنده‌­ها، ساختارهای برنامه‌­نویسی موجود برای FPGAها، فرآیند شبیه­‌سازی و پیاده­‌سازی آن‌ها پرداخته می‌­شود و در دوره پیشرفته فرآیند مورد استفاده جهت اجرای محاسبات پردازشی، بهینه­‌سازی کدها در پروژه ­های با نرخ بالا یا محدودیت‌های سطح مصرفی یا توان مصرفی، روند کوانتیزاسیون و انکدینگ مورد استفاده در الگوریتم‌های پردازشی و مباحث مربوط با هسته­‌های پردازشی تشریح خواهند شد.