سال‌ها پیش پیاده‌سازی یک الگوریتم ساده هم برایم دشوار بود...

حدود ۱۵ سال پیش، وقتی برای اولین بار شروع به طراحی دیجیتال با FPGA کردم، مثل اکثر افراد مبتدی، عموما مدارات واسط و کنترلی را پیاده‌سازی می‌کردم.

اما همان موقع هم می‌دانستم که این به تنهایی نمی‌تواند باعث پیشرفت من در این حوزه شود. وقتی به افراد حرفه‌ای در این زمینه نگاه می‌کردم، یک مهارت مشترک در همه آنها وجود داشت…

و آن توانایی پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال دیجیتال بود. بنابراین تصمیم گرفتم که حتما این مهارت را یاد بگیرم و به آن مسلط شوم.

من عناوین مرتبطی را از آنها شنیده بودم اما برای یادگیری، هیچ منبع مناسبی نداشتم؛ نه کتابی وجود داشت و نه دوره خاصی. بنابراین شروع به جستجو در اینترنت کردم که البته طبق معمول، فقط اطلاعاتی ناقص به صورت پراکنده به دست می‌آوردم.

از همان اطلاعات استفاده کردم و اولین مدار پردازشی خودم را که یک فیلتر دیجیتال بود طراحی کردم. اما برای اینکه از آن در یک طرح حرفه‌ای استفاده کنم، هنوز راه طولانی در پیش داشتم.

قبل از این که به سیستم پیاده‌سازی که امروز استفاده می‌کنم مسلط شوم، حتی طراحی و پیاده‌سازی یک الگوریتم ساده پردازش سیگنال به کمک FPGA برایم کاری بسیار دشوار و در اکثر موارد، غیر ممکن بود، تا این که…

اتفاقاتی رخ داد که وضعیت شغلی من را متحول کرد

اتفاقی که در آن دوران بسیار به من کمک کرد، شرکت در کلاس “پیاده‌سازی اختصاصی DSP” استادم، مرحوم دکتر فخرایی بود که من را با اصول پیاده‌سازی الگوریتم‌های دیجیتال با FPGA آشنا کرد.

به واسطه آن کلاس، با منابع مناسب‌تری هم برای یادگیری آشنا شدم و توانستم از آنها در محیط کار حرفه‌ای‌ام بهره ببرم.

شانس بزرگتر من، قرار گرفتن در یک محیط شغلی بسیار عالی و امکان استفاده از تجربه افراد حرفه‌ای بود که مدت‌ها پیش از من وارد این حوزه شده بودند.

بررسی روش‌هایی که آنها در پیاده‌سازی سیستم‌های پیچیده پردازش سیگنال به کار برده بودند و ایجاد تغییرات و افزودن قابلیت‌های بیشتر به آنها، تجربه و دانش بسیار ارزشمندی را در مدت زمانی کوتاه به من منتقل کرد.

با مطالعه منابع جدیدی که پیدا کرده بودم و استفاده از تجربیات افراد متبحر در زمینه پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال دیجیتال با FPGA، توانستم به مرور سیستمی را برای پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازشی ایجاد کنم که به کمک آن، به راحتی می‌توانستم انواع الگوریتم‌های پیچیده پردازشی را پیاده‌سازی کنم.

حالا سال‌ها است که سیستم‌های پیچیده پردازش سیگنال دیجیتال را به کمک این سیستم روی تکنولوژی FPGA پیاده‌سازی می‌کنم. در سال‌های گذشته، مدیریت بخش دیجیتال را در چندین شرکت به عهده داشتم و این روش را به بسیاری از همکارانم نیز منتقل کرده‌ام. همکارانی که در حال حاضر، خودشان بخش پیاده‌سازی دیجیتال بسیاری از شرکت‌ها را مدیریت می‌کنند.

...شما هم می‌توانید این تکنیک‌های امتحان شده را بیاموزید و با تسلط بر آنها، رتبه شغلی و درآمدتان را متحول کنید

هیچ محدودیتی برای یادگیری تکنیک‌های سیستم ۷-مرحله‌ای برای پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال با FPGA وجود ندارد.

تنها پیش‌نیاز برای یادگیری این سیستم، آشنایی و تسلط نسبی به یک زبان توصیف سخت‌افزاری مثل VHDL یا Verilog و همچنین نحوه بکارگیری منابع داخلی FPGA است.

شاید اسم دیگر این سیستم را بتوان سیستم بدون فرمول گذاشت چون…

برای استفاده از آن نیاز به آشنایی با هیچ نوع فرمول و الگوریتمی ندارید.

بنابراین اگر می‌خواهید وارد دنیای جذاب پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال با FPGA شوید، همین حالا روی دکمه زیر کلیک کنید و یادگیری سیستم ۷-مرحله‌ای را شروع کنید…

سعی و خطاها و صرف زمان و هزینه‌های بسیار را من قبلا انجام داده‌ام...

روش‌ها و تکنیک‌هایی که امروز به کار می‌برم، حاصل صرف وقت و هزینه زیاد، سعی و خطاهای متوالی، مطالعه کتاب‌های مختلف و استفاده از مشاوره و راهنمایی افراد متبحر در ۱۵ سال گذشته است.

این روش‌ها را در تمام پروژه‌های حرفه‌ای که در این مدت انجام داده‌ام به کار برده‌ام و نهایتا به سیستمی امتحان شده دست پیدا کرده‌ام که شما را قادر می‌سازد:

من تمام تکنیک‌ها و روش‌های به کار رفته در این سیستم را در قالب یک برنامه آموزشی قرار داده‌ام و نام آن را “پردازش سیگنال با FPGA” گذاشته‌ام…

معرفی دوره جامع "پردازش سیگنال با FPGA"

سیستمی ۷-مرحله‌ای برای پیاده‌سازی انواع الگوریتم‌های پردازش سیگنال در FPGA بدون نیاز به هیچ فرمول یا دانش قبلی در مورد الگوریتم‌ها

جزئیات دوره پردازش سیگنال با FPGA

دوره پردازش سیگنال با FPGA یک دوره آنلاین است که شامل ۱۰ جلسه آموزش ویدئویی از قبل ضبط شده می‌شود.

در هر جلسه، شما را با بخشی از سیستم ۷-مرحله‌ای پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازشی آشنا می‌کنم و با انجام تمرینات عملی، به صورت قدم به قدم مراحل مختلف پیاده‌سازی را به شما نشان می‌دهم.

در هر هفته، یک تمرین کامل را در بخش دوره‌های شما قرار می‌دهم تا بتوانید آموخته‌هایتان را به طور دقیق تمرین کنید.

برای اینکه در حین و بعد از پایان دوره بتوانید مطالب و روش‌های آموزش داده شده را راحت‌تر پیگیری کنید، برای هر کدام از مثال‌های دوره، یک دستورالعمل پیاده‌سازی تهیه کرده‌ام که در قالب فایل PDF قابل دانلود است.

مثال‌هایی که در دوره مطرح می‌شوند، نسبتا طولانی و پیچیده هستند و لازم است شما هم مجددا آنها را چندین بار انجام دهید تا کاملا به روش کار مسلط شوید. اما با توجه به وجود مراحل متنوع برای انجام هر مثال، ممکن است انجام دوباره مثال‌ها کمی مشکل باشد. به همین دلیل، برای هر کدام از مثال‌ها یک دستورالعمل مستقل تهیه کرده‌ام که مراحل انجام آن را قدم به قدم به شما یادآوری می‌کند.

به کمک این دستورالعمل می‌توانید تمام مراحل هفت‌گانه پیاده‌سازی الگوریتم‌ها را برای انجام مثال‌های کاملی که در دوره مطرح می‌شوند، خودتان در خانه پیگیری کنید و بدون مشکل دوباره آنها را انجام دهید.

بنابراین، من فقط پیاده‌سازی را به شما آموزش نخواهم داد، بلکه به کمک مثال‌ها و دستورالعمل‌هایی که در اختیارتان قرار می‎دهم، شما را در حین و بعد از پایان دوره هدایت خواهم کرد تا بتوانید با انجام تمرین‌ها و پیگیری دستورالعمل‌ها، به نقطه آمادگی کامل برای پیاده‌سازی الگوریتم‌ها برسید.

تمام کدهای VHDL، فایل‌های مدل و کدهای MATLAB مربوط به مثال‌هایی که در دوره مطرح می‌شوند را به صورت کاملا مرتب و طبقه‌بندی شده در بخش دوره‌های شما در اختیار شما قرار خواهم داد.

تعدادی از موضوعاتی که در این دوره یاد خواهید گرفت...

به جز موارد بالا، تمرین‌های زیر را هم به صورت کامل و قدم به قدم از مرحله مدل‌سازی در نرم‌افزار MATLAB تا پیاده‌سازی در FPGA و مقایسه نتایج آنها در کارگاه انجام خواهم داد:

خودتان را در جایگاه مناسب پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال قرار دهید تا متمایز شوید

در دنیای پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازشی، دو جایگاه شناخته شده و یک جایگاه کمتر شناخته شده وجود دارد.

اگر می‌خواهید به عنوان یک پیاده‌سازی حرفه‌ای مطرح شوید، خودتان را در جایگاه کمتر شناخته شده قرار دهید.

جایگاه اول مربوط به مهندسان سیستم و توسعه دهندگان الگوریتم‌های پردازش سیگنال است. آنها الگوریتم‌ها را در محیطی مثل نرم‌افزار MATLAB توسعه می‌دهند و مبنای محاسباتشان نمایش اعشاری با دقت بسیار زیاد (floating-point) است. این جایگاه در حیطه تخصص و علاقه ما قرار ندارد.

جایگاه دوم مربوط به پیاده‌سازان دیجیتال است. مهندسانی که یک ماجول تعریف شده دیجیتال را به کمک تکنولوژی مثل FPGA پیاده‌سازی می‌کنند. در این مرحله، پیاده‌سازی با دقت اعشاری محدود (fixed-point) انجام می‌شود. این جایگاه مربوط به تخصص و علاقه ما است، اما افراد زیادی در آن قرار دارند و حضور شما در آن نمی‌تواند مزیت زیادی برای شما ایجاد کند.

در فرآیند طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم پردازشی دیجیتال، مهندسان جایگاه اول، سیستم را طراحی و مهندسان جایگاه دوم، قرار است سیستم را پیاده‌سازی کنند. اما آنها نمی‌توانند مدل‌های تهیه شده توسط مهندسان جایگاه اول را مستقیما دریافت و پیاده‌سازی کنند، چون زبان مشترکی با آنها ندارند.

اما جایگاهی که شما باید در آن قرار بگیرید...

جایگاه سوم (کمتر شناخته شده) محلی است بین جایگاه اول و جایگاه دوم. وظیفه شما در این جایگاه، تحویل گرفتن الگوریتم‌های طراحی شده توسط مهندسان جایگاه اول است.

بعد از آن، شما الگوریتم را بررسی می‌کنید. سپس در همان محیطی که مدل شده‌اند (مثلا نرم‌افزار MATLAB) آزمایشاتی انجام می‌دهید تا کمترین عرض بیت‌های قابل قبول برای نمایش اعداد و انجام محاسبات را به دست آوردید.

بعد از آن، یک طرح کلی برای پیاده‌سازی آماده می‌کنید و سپس سیستم را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کنید. این بخش‌های کوچک‌تر را به مهندسان جایگاه دوم می‌دهید تا پیاده‌سازی کنند.

در نهایت، بخش‌های پیاده‌سازی شده توسط مهندسان جایگاه دوم را تحویل می‌گیرد و با انجام آزمایشاتی از صحت عملکرد آنها مطمئن می‌شوید و سپس مرحله به مرحله آنها را در طرح اصلی تجمیع می‌کنید.

اگر می‌خواهید در این حوزه کاری نسبت به رقیبانتان متمایز شوید و بتوانید مدیریت بخش‌های پیاده‌سازی دیجیتال را به عهده بگیرید، خودتان را در جایگاه سوم قرار دهید.

خبر خوش برای شما این است که…

سیستم ۷-مرحله‌ای که در این دوره به شما آموزش خواهم داد، شما را برای قرار گرفتن در جایگاه کمتر شناخته شده سوم آماده می‌کند.

چرا این دوره متفاوت از دوره‌های مشابه است؟

اگر می‌خواهید به راحتی در یک محیط حرفه‌ای قرار بگیرید و بتوانید نیازمندی‌های یک پروژه جدی و بزرگ پردازش سیگنال را برآورده کنید، دو مهارت را باید در خودتان تقویت کنید:

شما احتمالا در مورد قابلیت‌های نسبتا جدیدی مثل HLS و System Generator شنیده‌اید. اینها نرم‌افزارهایی هستند که شما را قادر می‌سازند بدون کدنویسی، مدارات دیجیتال را به کمک زبان C یا به صورت مدل‌سازی در نرم‌افزار MATLAB طراحی کنید.

اگرچه این قابلیت‌ها می‌توانند زمان انجام یک پروژه را به نحو چشمگیری کاهش دهند، اما در حال حاضر، هیچ پیاده‌ساز حرفه‌ای در حوزه FPGA، فقط به این نرم‌افزارها اتکا نمی‌کند.

دلیل آن این است که هنوز هم کدی که توسط یک پیاده‌سازی حرفه‌ای نوشته شود، از نظر سرعت و مقدار منابع مصرف شده در FPGA نسبت به کدی که حاصل از نرم‌افزاری مثل System Generator است بهینه‌تر است.

بنابراین بر خلاف بسیاری از دوره‌های مشابه، من موضوع پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال با FPGA را محدود به آموزش و معرفی نرم‌افزاری مثل System Generator و استفاده محض از IP Coreها نمی‌کنم.

با اینکه این نرم‌افزار هم معرفی و آموزش داده خواهد شد، اما تاکید بیشتر من به مفاهیم و موضوعاتی خواهد بود که بتوانند توانایی لازم برای قرار گرفتن در یک محیط حرفه‌ای و انجام پروژه‌های پیچیده پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال را به شما بدهند.

آیا این دوره برای شما مناسب است؟

اگر شما با FPGA و یکی از زبان‌های توصیف سخت‌افزاری مثل VHDL یا Verilog به طور نسبی آشنایی دارید و تمایل دارید رتبه و جایگاهتان را به عنوان یک طراح دیجیتال با FPGA به نحو چشمگیری متحول کنید، ثبت‌نام در این دوره می‌تواند هوشمندانه‌ترین انتخاب شما برای پیشرفت فوری در این حوزه باشد.

اگر با FPGA و یک زبان توصیف سخت‌افزاری آشنایی ندارید، یا اینکه فقط تمایل دارید مدارات واسط و کنترلی را با FPGA طراحی کنید، به شرکت در این دوره نیازی ندارید.

و نکته آخر اینکه من در این دوره، طراحی الگوریتم‌های پردازش سیگنال را آموزش نمی‌دهم. موضوع اصلی این دوره، نحوه پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال دیجیتال با FPGA است. گرچه در حین آموزش، در مورد بسیاری از الگوریتم‌ها و مفهوم آنها صحبت می‌کنم، اما طراحی الگوریتم‌های پردازشی، تخصصی کاملا مستقل است که فراتر از بحث ما در این دوره است.

دوره آنلاین پردازش سیگنال با FPGA در آموزشگاه فراد اندیش به مدت دو سال و مجموعا ۹ بار به صورت حضوری برگزار شده است. این نظرات بعضی از شرکت‌کنندگان در مورد این دوره است.