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FPGA全程进阶,刚入行的电子工程师需要学习哪些

发布时间:2019-09-24 02:53编辑:房产楼市浏览(139)

    将干什么工作),基础知识主要有模拟电路和数字电路以及高等数学知识.然后重点学习一些别的知识,比如单片机,FPGA,PCB设计,DSP,不要什么都学,自己感兴趣的,有条件的学一学. 有些人的求职简历写着学了什么什么,罗列一大堆,我认为这种人是吹牛,或者是学而不精.每个领域,要想精通,不要说一年两年,可能10年8年,都有的学.如果我去招聘,我反而看重简历里学的知识不是很杂,但有所精通的人.这些人一般有比较多的实践经验.实践比理论要重要的多,对于搞电子的来说.特别是高频,理论通,实践往往不通,但是实践通的,理论上又难于解析.

    电子工程师指从事各类电子设备和信息系统研究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术人才,一般分为硬件工程师和软件工程师。

         (3) 高速并行数据传输:FPGA可以轻松实现以太网协议,PCI-e接口和LVDS接口等信号传输;

    有不少的在校的大学生写信给我,问在学校里应该学习什么电子知识.就业形势越来越严峻,不光是在中国,全球都一样,全球经济的发展速度放慢,至少会持续几年的时间.半导体产业目前进入低潮,很多公司裁员和亏损.但是技术还是在不断进步,摩尔定律还在起作用,半导体产品的集成度,速度,价格都按摩尔定律在发展.在大学里只是混混日子的大学生不少,但也有一些比较努力的学生,想掌握更多的知识,

    变压器与电动机:变压器的电压、电流和阻抗变换 、三相异步电动机的使用、常用继电-接触器控制电路。

            占据前三的FPGA厂商,Altera,Xilinx以及lattice,当然还有一些厂商的加入,但这都不是主业务,Atmel、Cypress公司等,其中Altera和Xilinx所占的份额最多,两厂商Xilinx和Altera纷纷推出了嵌入双核28nm Cortex-A9的SoC FPGA。Xilinx的芯片的架构是先组合,后时序,而且基于细颗粒查找表结构、丰富的寄存器资源,以及分段式路由布线结构、电路上电加载。这种架构优点在于:(1)电路的规模得到空前提高;(2)适合做加减法运算;(3)无限制更新电路。而Altera芯片中拥有高速嵌入式RAM及嵌入式PLL,其架构在于:(1)采用多选一或一对多的MUX结构,实现三态门功能;(2)ESB的Memory结构,可以构成FIFO、DPRAM、大型查找表;(3)布线资源以长线资源为主,编译速度快。Altera还有一个重要合作商就是友晶科技有限公司,在其推动下,Altera大学计划做的有声有色,其基于Altera FPGA开发的开发板DE系列也是大家最常用的开发板。图1.3是友晶公司开发的一款DE1-SOC开发板。

    有网友问我,你在大学里是怎么度过的?我是一个对电子有浓厚兴趣的人,在高中的时候就开始抓电烙铁,把家里的电器搞的乱七八糟(拆了,就不知道怎么装回去,当然现在不会这样了). 在大学里,我对电子很感兴趣,自己也买一些器件(我在广州中山大学读书,广州是一个很好的市场,元器件容易买,不管是旧的,还是新的,开始的时候,自己兜里没有多少钱,就买一些旧的元器件),然后自己组装音响,一开始问题真是多,搞了一个学期才搞定,由于问题多,所以经常到图书馆去查资料,去书店看(没有钱买书的时候就抄一段回来),学到很多模拟电路方面的知识.后来就组装逆变器(学校里晚上要关灯,没有电),逆变器可以在关灯了的时候提供电,别的宿舍都停电了,我宿舍就不会停,一到关了灯,同学们都跑到我们宿舍来聊天,也是其乐熔融,还有半夜三更看球赛.还组装了CD,VCD,录像机,我们宿舍成为了娱乐中心,可以卡拉OK,可以看电视,看录像,整个物理系,就我们宿舍是最齐全的娱乐设施.也不知道看过多少张VCD,很多同学是广州,从家里拿来好多VCD(还有一些同学的老爸是抓走私的,收缴了好多VCD,也拿过来看),每到下午6点,就开始放VCD,很多人看. 通过这些组装,学习了很多关于模拟电路和数字电路方面的知识,虽然我别的课程学的不好,但是电路的课程是一流的.

    半导体及二极管及整流、滤波、稳压电路。

         (1) 实时控制,高速扫描:大型LED屏幕和超高清、高清分辨率的LCD的场合,在电机设备的驱动方面也会涉及;

    DSP知识,需要学习的人有比较好的数学基础,如果你的数学很好,可以选修一下.DSP设计的门槛比较高,开发工具也比较贵,高校设立dsp课程的也比较少,一般的学校都没有条件去学,有条件学习的,学一下,没有条件的,就不学也罢. 其他知识,比如高频电路,外壳设计,属于专业性比较强的知识,学习该专业的可以学一下,不是该专业的,可以不学.

    Protel99se、AltiumDesigner9等PCB电路设计软件

          FPGA因其固有的灵活性和并行性,应用领域也是越来越广泛。FPGA是万能,但要其为所欲为却是万万不能的。FPGA具体应用场合如下:

    所以在大学里,必须掌握一些基础知识(这是必要的,毕竟你还不知道毕业后

    刚入行的电子工程师需要学习哪些技能?薪资如何?

    2 FPGA与CPLD

    dfsdf dfsdfsf 2019-01-11 09:42 分类:资讯 阅读()

    三、电子工程师薪资

          对于上述讲到的高速接口协议部分,要求设计者懂得高速接口电路设计和高速数字电路板级设计,具备EMC/EMI设计知识,以及较好的模拟电路基础,需要解决在高速收发过程中产生的信号完整性问题。FPGA最初以及到目前最广的应用就是在通信领域,一方面通信领域需要高速的通信协议处理方式,另一方面通信协议随时在修改,非常不适合做成专门的芯片。因此能够灵活改变功能的FPGA就成为首选。到目前为止FPGA的一半以上的应用也是在通信行业。

    大学生应该学习哪些电子知识

    3、掌握单片机、PLC等工业产品自动化核心技术。

    图1.4 京微雅格开发板

    单片机和fpga方面的知识,在大学学的不多,因为学校的东西太落后,都是到公司才学的.

    电子工程师是一个“高薪”职业,也是一个“高新”职业,是很多人都想从事的一个岗位。有些人也许只对电子工程师了解甚微,所以接下来小编将带大家了解一下电子工程师需要具备的一些技能以及其薪资。

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    dfsdf dfsdfsf

    对于刚入行的电子工程师来说,学习技能提升自己才是关键。由于刚入行在技术经验方面都比较缺乏,所以薪资比较低,起薪在4000元/月左右,高一点的就有6000.在从事了几年之后,随着技术经验的提升,月薪可达到一万元以上。

    4 FPGA 厂商之争

    希望能够在毕业之后找到好的工作,或者想创造一番事业,对于这些学生,我是赞赏的.我相信一分辛劳一分收获,你的努力是不会白费的.这个世界是适者生存,不适者淘汰的社会.像华为公司,进进出出的人不计其数,能适应的,留,不适应的,走.

    电子产品工艺流程、电子产品的结构和装配、调试和检修。

          就目前SOPC方向发展其实远不如其他应用的几个领域,其主要原因是因为SOPC以FPGA为主,或者是在FPGA内部的资源实现一个“软”的处理器,或者是在FPGA内部嵌入一个处理器核。但大多数的嵌入式设计却是以软件为核心,以现有的硬件发展情况来看,多数情况下的接口都已经标准化,并不需要那么大的FPGA逻辑资源去设计太过复杂的接口。而且就目前看来SOPC相关的开发工具还非常的不完善,以ARM为代表的各类嵌入式处理器开发工具却早已深入人心,大多数以ARM为核心的SOC芯片提供了大多数标准的接口,大量成系列的单片机/嵌入式处理器提供了相关行业所需要的硬件加速电路,需要专门定制硬件场合确实很少。

    对于单片机来说,主要学习一下51单片机,尽管有了一些别的单片机,比如AVR,PIC,MSP430,ST,MOTOROLA等,但是51用的企业还是最多的,搞电子的厂家,不用51的,是少数.对于求职,你懂51的话,很多公司都可以去.但是别的单片机,如果对方根本不用,那么他就不会考虑招你进去. 当然对别的单片机进行一些了解,当然是可以的,但重点还是在51上.主要51的开发工具比较成熟,而且供货商相当多,根本不用考虑货源问题.51是开放的内核,多厂家生产,而别的内核都不是开放的,独家生产. 学习51,主要以Keil C51为主,来学习,因为Keil C51是世界上最好的的编译器,懂keil的人也很多,技术支持完备.要以Keil C51 V6.xx版本为基础学习,不要用DOS版或Keil C51 V5.xx,这些版本几乎已经淘汰,只有一些仿真机厂家才当作宝贝,嵌入低版本的编译器,这种做法始终是落后的.目前专门描述Keil C51 V6.xx的书还没有,为了帮助大家学习,与时代同步,我写了一些教程,给大家参考.有时间再看一些别的单片机的资料. PCB制版,可以学习Protel99,介绍Protel99的书很多,也很容易买到,电路制版需要学习的时间不需要很多,可以掌握一下,有条件的最好自己实际去制作一下电路板.

    1、《电工基础》、《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》、《电子制作》等电子技术基础。

    3 FPGA 、DSP、 ARM群芳争艳

    有人问我,你现在想转行吗?我的回答是不会,因为不管你做什么,你学而不精,还是无用武之地.电子行业需要干一行专一行,而不是学一行丢一行. 我在单片机,CPLD方面有了比较好的基础, 从事这方面的设计会得心应手,如果你改而从事别的设计,比如设计外壳,将一切从头开始.

    直流电路:电路基本元件、 欧姆定律 、基尔霍夫定律、 叠加原理、 戴维南定理。

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    闲话少说,还是讲讲应该掌握哪些东西吧.电子方面的知识很多,比电脑的知识要多不知道多少倍,学习电脑的,只要掌握几门语言就可以了,而搞电子的,需要的知识要全面很多,比如模拟电路,数字电路,单片机,电路制版等......由于电子知识太多,所以一般搞硬件的公司都比较多的员工,分工合作也比较细.因为一个人的能力有限,不可能掌握所有的知识.比如一些人专门设计外壳,一些人专门设计电路板,一些人专门搞出厂测试,一些人专门编写程序,一些人专门从事逻辑设计,一些人专门搞高频无线......

    RC和RL电路暂态过程:三要素分析法。

            关于FPGA最近有一个比较轰动的新闻,Intel收购Altera。其实早在2013年,Intel和Altera就已经开展合作,Altera FPGA采用Intel 14nm技术,帮助客户设计业界最先进、性能最好的FPGA。Intel收购Altera之举,算是在移动互联网(长期ARM架构占据主导地位)以及云计算物联网方面占据了一片天地,最起码和对手站在了同一起跑线上。目前Intel在未来会在FPGA+x86异构设计芯片上持续投入,将FPGA和Xeon系列处理器整合在同一硅胶模块中,这无疑会大大提升处理器速度,但能不能被市场所接受就不得而知了。

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    电场与磁场:库仑定律 、高斯定理 、环路定律、电磁感应定律。

           国内的FPGA厂商—京微雅格科技有限公司,是中国唯一一家FPGA厂商。其以FPGA+8051架构的集成,是可配置应用技术的首创者和领导者。通过可配置IP的定制,协同8051内核开发,以硬件并行操作与软件线程处理的架构,是另一种SoC FPGA。图1.4是京微雅格开发板。

    CPLD,FPGA是可编程逻辑电路,这个很有必要花功夫学习,目前一些企业的技术还是比较落后,还经常使用8155,8237,138等一些老掉牙的芯片.没有办法,学校里学习的都是这些.用gal,CPLD已经可以完全代替这些电路.而且成本还便宜.一些网友发给我的电路我一看就头晕,一堆的74hc00,74hc04,4069,373,138等,板子很大,为何不用一块GAL,或CPLD搞定? 用这些芯片,不但电路布线复杂,容易出问题,而且影响成品率,容易被人复制.要制造更为复杂的逻辑,那就非CPLD,FPGA莫属了.CPLD的设计主要有Xilinx和Altera两个公司的.可以学习其中的一种.这些开发板,一般都可以买到,不少人制作和销售.我的网站将主要以Altera的为主,因为软件是免费的,我的网站有下载,芯片也容易买. 学习的时候主要以图形设计为主,用语言设计毕竟还比较抽象,有时间就可以加深一下,学习一下VHDL语言.

    数模和模数转换等相关内容。

            第二,从资源配置来看,ARM、DSP等处理器集成了运算单元、存储单元及大量的总线接口,只需正确配置各个寄存器参数后即可使总线接口工作在相应的模式下。而FPGA内部有大量的逻辑资源,总线接口需要自拟,会占用大量的开发时间。

    我认为对于搞电子来说,兴趣是最好的老师,如果你没有兴趣,那么最好不要选择电子的专业,因为毕竟有些时候比较累(一个小问题也可能折腾半天),很多时候理论上可以,实践上就不通.

    一、什么是电子工程师?

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    电子工程师的工作目标之一是就电子产品设计,因此掌握以上电路辅助设计软件是必须的。

          正是上述厂商的不同特点,不断地创新技术,不断地推动社会快速发展。

    数字基础及逻辑函数化简、集成逻辑门电路、组合逻辑电路和 RS、D、JK触发器,时序逻辑电路。

    图1.3 DE1-SOC开发板

    Multisim11、Proteus7.8等电子电路原理仿真设计软件。

    图1.2 Altera SoC

    Keil、Progisp20等单片机应用程序开发平台相关设计软件

          常是在一些特种行业才会在这方面有非常迫切的需求。即使目前Xilinx将ARM的硬核加入到FPGA里面,相信目前的情况不会有太大改观,不要忘了很多老掉牙的8位单片机还在嵌入式领域混呢,嵌入式主要不是靠硬件的差异而更多的是靠软件的差异来体现价值的。Cypress公司的Psoc这一想法和SOPC系列不同,Psoc的思想史载SOC芯片里面去嵌入那么一小块FPGA,那这样其实可以满足嵌入式的那些微小的硬件接口差异,比如某个运用需要4个USB,而通常的处理器不会提供那么多,就可以用这么一块FPGA来提供多的USB接口。而另一种运用需要6个UART,也可以用同样的方法完成。

    其他实用的技术,根据你日后的发展方向自学吧,本文就不一一列出。

          对于片上系统部分,就是所谓的SOPC方向,其实严格意义上来说这个已经在FPGA设计的范畴之内,只不过是利用FPGA这个平台搭建的一个嵌入式系统的底层硬件环境,然后设计者主要是在上面进行嵌入式软件开发而已。设计对于FPGA本身的设计时相当少的。但如果涉及到需要在FPGA做专门的算法加速,实际上需要用到数字信号处理方面的知识,而如果需要设计专用的接口电路则需要用到高速接口协议的知识。

    三极管及单管放大电路、信号处理电路、信号发生电路、功率放大电路、直流稳压电源等。

           说到这里,不得不提ASIC,即专用集成电路(Application specific integrated circuit),ASIC无处不在,实际上比FPGA普及的多。但ASIC作为专用集成电路,功能相对来说较固定,不能让它进行任何功能和性能的改善,而这时FPGA的优势就体现出来,作为可操纵的“白纸”,我们可以灵活的在FPGA上面实现可编程,实现功能定制与修改,降低产品的失败风险和维护成本。目前FPGA也正在向高集成、高性能、低功耗、高灵活性的方向发展,已在数据传输,视频图像处理等领域得到了广泛的应用。

    多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的结构、工作原理、参数计算和应用。

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    《单片机原理与接口技术》、《单片机C语言应用》、《PLC可编程控制器》等课程。

            作为“老大哥”的CPLD,它没有FPGA性能的惊艳,但也常用到一些场合,FPGA与CPLD的区别表1.1所示。

    硬件工程师主要负责电路分析、设计,并以印制电路板设计软件(AltiumDesigner等)为工具进行PCB设计,待工厂PCB制作完成并焊接好电子元件之后进行测试、调试等工作。

    1 什么是FPGA

    要求具有扎实的理论基础知识和过硬的电子电路分析能力。其中硬件工程师需要有良好的手动操作能力,能熟练读图,会使用各种电子测量、生产工具,而软件工程师除了需要精通电路知识以外,还应了解各类电子元器件的原理、型号、用途,精通单片机开发技术,熟练掌握各种相关设计软件,会使用编程语言。另外良好的沟通能力和团队精神也是一名优秀的电子工程师必不可少的。

           FPGA也即是Field Programmable Gate Array的缩写,翻译成中文就是现场可编程门阵列。FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上发展起来的新型高性能产物,是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。图1.1是Altera Cyclone V芯片。

    二、刚入行电子工程师需要学习的内容

    图1.1 Altera Cyclone芯片

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    软件工程师主要负责单片机、DSP、ARM、FPGA等嵌入式程序的编写及调试,FPGA程序有时属硬件工程师工作范畴。

         (5) 片上系统:在复杂系统中,可以利用FPGA实现NIOS软核,协同硬件完成系统处理,大大减轻单板的布线压力。

    线性集成运算放大器和运算电路及理想运放组成的比例、 加减和积分运算电路。

            针对上述情况,拿Altera公司来说,针对第一点,推出了Qsys等片上软核,使工程师在FPGA中可以进行更为灵活的C语言编程。Qsys中集成了常用的IP,可以方便的定制,缓解开发周期;针对第二点,Altera提供了各行各业的IP,其中部分免费,部分需要购买。针对第三点,在高速数据处理过程中,FPGA以其独有的并行结构,相比于ARM、DSP串行结构,其优势更加明显。针对第四点,Altera FPGA中内嵌了多个DSP模块,每个DSP模块中包含加法器和乘法器结构,根据系列的不同,具有不用的位宽,结合流水线的形式完成运算操作。Altera又推出了嵌入了双核28nm的ARM Cortex-A9的FPGA,同时拥有足够的DSP块和足够的乘法器资源,实现FPGA+DSP+ARM架构。以此架构来实现高速运算,并集成在单片SoC FPGA中,这必定是一种趋势。图1.2展示了Cyclone V代集成ARM的SoC芯片。

    正弦交流电路:正弦量三要素 、有效值、 复阻抗、 单相和三相电路计算、 功率及功率因数 、串联与并联谐振 、安全用电常识。

           由上面可以看出,CPLD大多都是基于PROM或Flash来实现可编程特性,对它们进行编程时就已经配置好数据流固化好了,重新上电还能够运行固有的配置数据。FPGA大多是基于SRAM来实现可编程,通过JTAG实现在线可编程,当断电时SRAM数据丢失,不能恢复,因此FPGA通常需要外挂一个用于保存当前配置数据流的PROM或Flash芯片,通常称为“配置芯片”,CPLD则不需要。

    2、电路辅助设计常用软件

         (2) 高速信号的采集与预处理:高速A/D前端采集或图像的预处理,利用FPGA并行特性,在视频领域也是具有独到的优势。

            第一,在编程语言方面,FPGA利用VHDL或Verilog语言进行编程,相比C/C++语言编程来说,在代码灵活度和开发效率上还有欠缺。

            第三,从工作频率来看,ARM、DSP等处理器采用的是成熟的内核结构,具有较好的时序特性,其最高频率通常为600MHz ~1.25GHz。TI等芯片厂商采用多核的设计方式,设计了具有8核DSP、8核ARM的处理器,每个核心的最大工作频率可达到1.25GHz。FPGA中不同设计系统工作频率不一样,良好的时序约束可以提高设计的最高设计频率。

    5 FPGA应用场合

    表1.1 FPGA与CPLD比较

            第四,从算法设计来看,ARM、DSP等处理器集成了加法器、乘法器等运算单元,尤其是在DSP中,可以在一个周期内进行8x8甚至16x16的乘法运算,同时支持浮点数运算。而FPGA不擅长浮点数运算,一些简单的加法可能也会对时序产生一定的影响,进而影响最高频率。

           话说这三者要是放在一块,可谓是三足鼎立。各自的特点在各自的领域大有身手。ARM有丰富的外设接口,精于控制,且基于ARM架构开发的芯片具有较低的功耗,使得续航时间大大延长(移动端);DSP有优化的超强运算能力,专于运算处理;而FPGA则极其灵活,加之具备硬件独有的并行结构,使其在图像处理,接口协议等方面应用广泛。

         (4) 不同电平之间的转接板:由于不同处理芯片的内核电压和存储器的工作电压越来越低,且不同,这会涉及较多的电平匹配和转换问题,可以利用FPGA作为上述电平的转换,节省电平转换芯片的成本。

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