FPGA ile
Gömülü Sistem Tasarımına Giriş

FPGA Temelleri ve Dijital Tasarım

Hafta 1 konuları

• • FPGA mimarisi: CLB, LUT, Flip-Flop, DSP Slice, Block RAM
• • Xilinx FPGA aileleri: Artix-7, Kintex UltraScale, Zynq SoC özellikleri
• • Kombinasyonel ve ardışıl devre temelleri
• • FPGA tasarım akışı: RTL'den bitstream'e

Verilog HDL Programlama Temelleri

Hafta 2 konuları

• • Verilog syntax ve veri tipleri (wire, reg, parameter)
• • Modül yapısı, port tanımlamaları ve hiyerarşik tasarım
• • Blocking ve non-blocking atamalar
• • Testbench yazımı ve simülasyon teknikleri

Kombinasyonel Devre Tasarımı

Hafta 3 konuları

• • Multiplexer, decoder, encoder implementasyonu
• • Aritmetik birimler: Adder, subtractor, multiplier
• • Barrel shifter ve ALU tasarımı
• • Timing analizi ve kritik path optimizasyonu

Ardışıl Devre ve FSM Tasarımı

Hafta 4 konuları

• • D, T, JK Flip-Flop implementasyonları
• • Counter ve shift register tasarımları
• • Moore ve Mealy FSM modelleri
• • State encoding teknikleri (one-hot, binary, gray)

Xilinx Vivado Design Suite

Hafta 5 konuları

• • Vivado proje oluşturma ve IP Integrator
• • Synthesis, implementation ve bitstream generation
• • Timing constraint tanımlama (XDC dosyaları)
• • ILA (Integrated Logic Analyzer) ile debug

Bellek ve Veri Yolu Tasarımı

Hafta 6 konuları

• • Block RAM ve Distributed RAM kullanımı
• • FIFO ve dual-port RAM implementasyonu
• • AXI4, AXI4-Lite, AXI4-Stream protokolleri
• • DMA controller tasarımı

DSP ve Aritmetik İşlemler

Hafta 7 konuları

• • DSP48 slice kullanımı ve optimizasyon
• • Sabit ve kayan nokta aritmetiği
• • FIR/IIR filtre implementasyonu
• • FFT ve matris çarpımı motorları

High-Level Synthesis (HLS)

Hafta 8 konuları

• • Vivado HLS ile C/C++'dan Verilog dönüşümü
• • Pragma direktifleri ve optimizasyon teknikleri
• • Pipeline, unroll ve dataflow optimizasyonları
• • HLS IP'lerin Vivado'ya entegrasyonu

CNN Accelerator Tasarımı

Hafta 9 konuları

• • Convolution layer hardware implementasyonu
• • Pooling ve activation function tasarımı
• • Weight buffer ve feature map yönetimi
• • Systolic array mimarisi

System-on-Chip (SoC) Entegrasyonu

Hafta 10 konuları

• • Zynq PS-PL interface ve AXI interconnect
• • Linux device driver geliştirme
• • Partial reconfiguration teknikleri
• • Power optimization ve thermal management

Uygulama Modülü 1
Edge AI Görüntü İşleme Sistemi

Hafta 11 konuları

• • HDMI input/output interface tasarımı
• • Real-time image filtering ve edge detection
• • CNN inference engine entegrasyonu
• • Performance profiling ve optimizasyon

Uygulama Modülü 2
5G Sinyal İşleme Accelerator

Hafta 12 konuları

• • OFDM modulator/demodulator implementasyonu
• • Channel coding ve decoding (Turbo/LDPC)
• • Beamforming algoritması hardware tasarımı
• • Throughput ve latency optimizasyonu