**这是本文档旧的修订版！**
硬禾学堂研前2个月实战培训内容
本培训为期2个月（8周），重点入门PCB设计 + FPGA应用 + Python编程 + 基于MicroPython的嵌入式系统，强调PCB设计的流程和规范、FPGA编程的数字逻辑设计思路、嵌入式系统的软硬件系统协同应用，也强调英文文档的阅读和项目总结、报告的能力。
培训前的准备工作：
- 学员摸底调查问卷：
- 已经具备的基础、掌握的技术、参加过的电赛活动
- 自己感兴趣或希望要加强的技术
- 研究生要做的研发课题
- 构建Wiki项目页面，学员每天在这个页面进行项目的状态更新，养成写文档的习惯、培养向外展示自己的能力
- 一个项目组一个页面
- 每个人一个页面，轮流进行发布
- 用于平日资料查询的归纳、总结、对项目阶段性进程的记录
- 学员分组、3个人1组合作负责1个项目的完成
- 基于技术能力的互补
- 基于每个学员将来论文研发的方向
课程大致进度：
- 第1周：资料查找及方案设计（前2天）、PCB设计（后三天）
- 第2周：FPGA基础知识及编程, PCB焊接，并用FPGA编程驱动焊接好的PCB板
- 第3周：FPGA数字系统编程 - PWM、DDS、SPI、OLED、ADC
- 第4周：Python编程及应用 - 科学计算、数据分析、可视化
- 第5周：基于MicroPython的嵌入式系统学习（Pico学习板）
- 第6周：设计一个FPGA + MCU + 模拟输入/输出 + WiFi + 电源的小系统板
- 第7周：Verilog编程 + MicroPython编程 + 上位机编程 + 焊接调试
- 第8周：系统调试、测试及项目报告
讲师
- 苏公雨（PCB、综合）
- Daniel（FPGA基础）
- 吴志军（FPGA系统）
- 齐伟（Python）
- 陈强（MicroPython嵌入式）
实训项目安排
项目1 - 驱动64个LED：
- 熟悉矩阵式驱动控制电路设计及控制方式
- 熟悉PCB的设计流程以及操作技巧
- 用于焊接训练用
- 用于FPGA编程控制
- 用于RP2040编程控制
实战培训项目: 点亮64个LED
项目2 - 高速数据采集
- 技术指标分析及方案设计
- 模拟电路设计方法、要点及仿真（增益调整、频带控制）
- 电源设计 - 几种不同的变换方式比较以及在工程中的实际应用
- MCU + FPGA + ADC + 模拟信号链路 + Matlab的分工协调
- 上位机工具，尤其是开源工具的使用，比如Matlab、LabView、SerialPlot、QT编程等
实战培训项目: 高速数据采集
课程大纲
| 时间 | 上午（9：30-11：30） | 下午（2：00 - 5：00） | |
|---|---|---|---|
| 第1周（PCB设计） | 星期一 | 开营及实战训练介绍 | 学员查找资料（英文阅读），写综述报告（现场布置题目，基于Wiki系统，用Markdown的格式） |
| 星期二 | 电子产业链的介绍及电子产品的基本构成 | 资料查找（英文阅读）、项目方案确定 - 第一个项目设计 | |
| 星期三 | PCB设计及KiCad6介绍 | 用KiCad6设计原理图 | |
| 星期四 | 用KiCad6进行PCB布局 | 自己完成项目的元器件布局 | |
| 星期五 | 用KiCad6进行PCB布线 | 自己完成项目的PCB布线，并提交Gerber文件去制板 | |
| 第2周（FPGA基础） | 星期一 | 什么是FPGA、能做什么、如何设计 | 小脚丫FPGA设计流程体验/WebIDE介绍 |
| 星期二 | Verilog语法规范及在FPGA上实现组合逻辑 | 学员自己完成数码管显示操作 | |
| 星期三 | 在FPGA上实现时序逻辑 | 学员自己完成呼吸灯、流水灯、计数器等操作 | |
| 星期四 | 在FPGA上实现状态机 | 学员自己实现交通灯的功能 | |
| 星期五 | 焊接基本技巧 | 学员完成自绘电路板的焊接，并用小脚丫FPGA编程测试 | |
| 第3周（FPGA系统） | 星期一 | PWM原理、设计及应用 | 学员设计PWM信号，并用硬件助手进行观察波形 |
| 星期二 | DDS生成任意波形 | 学员自己根据教程实现方波、三角波、正弦波，并使用硬件助手进行观察 | |
| 星期三 | 常用的串行总线及比较 - SPI、I2C、UART | UART总线的逻辑编程及应用、用硬件助手观察波形 | |
| 星期四 | 通过UART同PC连接进行数据传输 | 学员通过UART向PC传输数据，并通过PC控制FPGA内部逻辑 | |
| 星期五 | 模拟/数字转换的方式 | 学员自己编程将电位计的电压信号采集下来并用LED显示出来，同时发给上位机通过串口助手显示采集到的信息或波形 | |
| 第4周（Python编程） | 星期一 | Python语言特点、应用及开发环境 | Python的数据类型和控制流程 |
| 星期二 | Python的数据结构和I/O操作 | 学员实例完成 | |
| 星期三 | 基于对象的编程和线程 | 学员实例完成 | |
| 星期四 | Python在科学计算中的应用 | 学员实例完成 | |
| 星期五 | Python在数据分析中的应用 | 学员实例完成 | |
| 第5周（嵌入式系统） | 星期一 | 嵌入式系统基本概念以及RP2040的开发使用环境 | 学员根据网上例程完成LED等的显示、蜂鸣器的音乐播放等 |
| 星期二 | 嵌入式系统中的线程和中断的使用 | 学员根据网上教程完成交通灯的控制 | |
| 星期三 | SPI总线驱动OLED显示 | 学员根据网上资料实现OLED上的图形化编程 | |
| 星期四 | 嵌入式系统中的数据采集及ADC的应用 | 学员在OLED上显示采集到的波形 - 音频 | |
| 星期五 | WiFi的连接及物联网应用 | 学员根据网上资料实现Web Server功能 | |
| 第6周（综合项目电路设计） | 星期一 | 综合性项目的任务布置 - 功能、性能等要求 | 学员自己查阅资料设计一个简易的数据采集系统 - 基于给定的器件 |
| 星期二 | 原理图符号库和封装库的构建 | 学员自己绘制系统的原理图 | |
| 星期三 | 原理图点评 | 学员修正原理图并开始PCB布局 | |
| 星期四 | 学员的PCB布局点评 | 学员修正PCB布局并开始布线 | |
| 星期五 | 学员的PCB布线点评 | 学员修正好PCB布线并提交制板 | |
| 第7周（综合项目编程设计） | 星期一 | Verilog或MicroPython编程 | Verilog或MicroPython编程 |
| 星期二 | Verilog或MicroPython编程 | Verilog或MicroPython编程 | |
| 星期三 | Verilog或MicroPython编程 | Verilog或MicroPython编程 | |
| 星期四 | 焊接调试 | 系统调试 - 答疑 | |
| 星期五 | 上位机波形显示、控制程序的编写 | 系统调试 - 答疑 | |
| 第八周（系统调试、报告、综合测试） | 星期一 | 论文撰写要求及方法 | 系统测试/论文撰写 |
| 星期二 | 系统测试/论文撰写 | 系统测试/论文撰写 | |
| 星期三 | 系统测试/论文撰写 | 系统测试/论文撰写 | |
| 星期四 | 系统测试/论文撰写 | 系统测试/论文撰写 | |
| 星期五 | 综合知识测试 | 项目总结 |