看看國(guó)外大學(xué)的FPGA開發(fā)項(xiàng)目

據(jù)我了解，目前國(guó)內(nèi)很多大學(xué)是沒有開設(shè)FPGA相關(guān)課程的，所以很多同學(xué)都是自學(xué)，但是自學(xué)需要一定的目標(biāo)和項(xiàng)目，今天我們就去看看常春藤盟校Cornell University 康奈爾大學(xué)開設(shè)的FPGA項(xiàng)目課程，大部分課程是有源碼的，而且和國(guó)內(nèi)使用習(xí)慣類似都是Verilog開發(fā)，還是很有借鑒意義的。

今天介紹完2019年之前的項(xiàng)目，之前的項(xiàng)目詳情請(qǐng)查看《國(guó)外大學(xué)生都用FPGA做什么項(xiàng)目（一）》

項(xiàng)目鏈接

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/

項(xiàng)目介紹

Spring 2022 開發(fā)板 CycloneV DE1-SoC

跟多項(xiàng)目：

https://editor.mdnice.com/?outId=5a521c2baa234432bc31acd5c8f76bdf

Mandelbrot Set Animation rate Optimization-Mandelbrot 設(shè)置動(dòng)畫速率優(yōu)化

通過(guò)添加更精細(xì)的縮放并引入動(dòng)畫功能來(lái)提高渲染器。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/sjz38_dap263/sjz38_dap263/index.html

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https://youtu.be/2Gb_gybhv3A

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/sjz38_dap263/sjz38_dap263/appendix.html

HPP Cellular Automaton-HPP Cellular自動(dòng)機(jī)

設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并測(cè)試了一個(gè) HPP Cellular自動(dòng)機(jī)，它可以在 640 x 480 VGA 屏幕上可視化。HPP 模型是用于模擬氣體和液體的基本晶格氣體自動(dòng)機(jī)（引自百科）。除了粒子模擬的功能外，系統(tǒng)還支持各種用戶交互，以探索多達(dá) 120 萬(wàn)個(gè)粒子的無(wú)限可能性。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/qd39_kh537_sq85/HPP-cellular-automaton-FPGA/index.html

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https://youtu.be/qGom1fkaAP0

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https://github.com/qd39l/HPP-cellular-automaton-FPGA/tree/main

FFT based Landscape Generation-基于 FFT 的景觀生成

設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)生成 3D 景觀并顯示它們的系統(tǒng)。希望包含可移動(dòng)光源的功能，該光源可以在顯示的圖像中產(chǎn)生陰影。通過(guò)旋轉(zhuǎn) VGA 屏幕上的風(fēng)景并改變光線的方向，用戶可以隨機(jī)探索不同的視角。我們的實(shí)現(xiàn)利用 FFT 算法將隨機(jī)輸入圖像轉(zhuǎn)換為輸出圖像，其像素值在最終結(jié)果中被解釋為景觀高度。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/jjw254_lmm343_ag988/ece5760-gh-pages/index.html

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https://youtu.be/9IEg6CW8-yE

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https://drive.google.com/file/d/1wjD5AT4hd3rRkt8GshjbtnR-DHFf804R/view

Anaglyph 3D from video input-來(lái)自視頻輸入的立體 3D

通過(guò) FPGA 上的硬件加速創(chuàng)建了逼真、實(shí)時(shí)的浮雕 3D 視頻和相關(guān)深度圖。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/jad452_ezw2_edk52/docs/index.html

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https://youtu.be/WhVD_qxHhO8

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/jad452_ezw2_edk52/docs/index.html#appendix

Gesture Based User Interface-基于手勢(shì)的用戶交互接口

開發(fā)了一個(gè)基于手勢(shì)的用戶界面，它使用 NTSC 攝像頭來(lái)跟蹤特定顏色。允許用戶持有魔杖（或任何該顏色的東西）作為實(shí)時(shí)、非接觸式手寫筆。視頻流和顏色檢測(cè)算法在硬件上實(shí)現(xiàn)。為了展示該項(xiàng)目的多功能性，我們創(chuàng)建了三個(gè)（半） 使用這種基于手勢(shì)的用戶界面的迷你游戲。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/zen3-rmt229-spb228/index.html

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https://youtu.be/t3wiyY3wj0o

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https://github.coecis.cornell.edu/spb228/ECE5760_Team18

Fourier Drawing and sound synthesis-傅里葉繪圖和聲音合成

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們的目標(biāo)是使用傅里葉分析和合成在VGA上重繪用戶輸入的圖像并播放圖像的聲音。當(dāng)按順序給出坐標(biāo)時(shí)，傅里葉分析和合成得出近似于用戶輸入圖像的諧波方程。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/yy796_hh543_ja499/yy796_hh543_ja499/final.html

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https://youtu.be/RKkkq6O9Xi8

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/DE1_SOC/HPS_peripherials/DSP_index.html

Particle Projectile Simulator-粒子彈丸模擬器

該項(xiàng)目的目的是使用 DE1-SoC 上的 FPGA 模擬粒子射彈系統(tǒng)。該解決方案使用硬件中的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程迭代粒子，并將生成的射彈顯示在 640x480 VGA 顯示屏上。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/aei23/FinalWebsite/Index.html

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https://www.youtube.com/watch?v=7bCqdMEtbe8

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/aei23/FinalWebsite/Index.html

Neural net-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

未開放~

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/s2022/jfw225_klt45/jfw225_klt45/index.html

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https://youtu.be/w3I1DwIM_Wg

Fall 2020開發(fā)板CycloneV SoC

Connect Four AI-AI四子棋

在 FPGA 上的硬件中創(chuàng)建 Connect Four AI。我們的目標(biāo)不僅是開發(fā)一種對(duì)人類玩家具有一定程度挑戰(zhàn)的人工智能，而且是加速程序的執(zhí)行和決策速度，比具有相同行為的基于軟件的人工智能快得多。我們的最終結(jié)果是一個(gè)虛擬的四子棋玩家，其決策與人類玩家的游戲方式驚人相似，因?yàn)槲覀兓谥庇X開發(fā)了最終人工智能所包含的多個(gè)邏輯層。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/aht53_mb2532_ra462/websiteStuff/index.html

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https://youtu.be/0pyqyh4LQd0

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/aht53_mb2532_ra462/websiteStuff/index.html#appendix

Matrix Multiplication Accelerator-矩陣乘法加速器

設(shè)計(jì)一個(gè)基于 FPGA 的矩陣乘法加速器，不僅加快了操作速度，還允許卸載執(zhí)行以釋放一般處理器時(shí)間。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/bjd86_lgp36/bjd86_lgp36/index.html

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https://youtu.be/0pyqyh4LQd0

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/bjd86_lgp36/bjd86_lgp36/index.html

Capital Letter Recognition with Harris Corner-使用 Harris Corner 進(jìn)行大寫字母識(shí)別

Harris 角點(diǎn)檢測(cè)是一種角點(diǎn)檢測(cè)算子，通常在計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中用于提取圖像的某些類型的特征。它常用于圖像配準(zhǔn)、3D 重建和對(duì)象識(shí)別。項(xiàng)目是在 FPGA 上使用Harris算法的字母識(shí)別系統(tǒng)。在我們的設(shè)計(jì)中，用戶將通過(guò)命令控制臺(tái)將圖像像素陣列發(fā)送到HPS，并且該值將通過(guò)SRAM與FPGA共享。然后，像素?cái)?shù)據(jù)將與給定的3x3高斯濾波器矩陣進(jìn)行卷積，并使用Harris角點(diǎn)方程進(jìn)行計(jì)算，獲得每個(gè)像素的角點(diǎn)權(quán)重。最后，結(jié)果數(shù)組將與訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，找到最可能的字母并將答案顯示在 VGA 顯示屏上。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/hj399_sl3292_jw2597/hj399_sl3292_jw2597/index.html

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https://www.youtube.com/watch?v=vaEQ_IAY9V8&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=8

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https://github.com/victorjing1104/ECE5750-Capital-Letter-Recognition-with-Harris-Corner-

Fractal Landscapes-分形景觀

1982 年的《星際迷航 2》使用分形景觀來(lái)模擬外星球！

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在 FPGA 上創(chuàng)建分形景觀，并在 VGA 上顯示。分形景觀是程序生成的景觀，以一定程度的隨機(jī)性進(jìn)行分形計(jì)算，使它們看起來(lái)非常自然。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/keb278_ajh322_nl392/keb278_ajh322_nl392/keb278_ajh322_nl392.html

視頻鏈接

https://www.youtube.com/watch?v=2iGEP-gRrzk&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=3

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/keb278_ajh322_nl392/keb278_ajh322_nl392/DE1_SoC_Computer.v

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/keb278_ajh322_nl392/keb278_ajh322_nl392/final_hps.c

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/keb278_ajh322_nl392/keb278_ajh322_nl392/diamondsquares.m

Bolero Surround Sound-Bolero 環(huán)繞聲

莫里斯·拉威爾的《波萊羅舞曲》是一首由多種樂(lè)器承載并沿著同一旋律線傳遞的作品。該項(xiàng)目旨在重現(xiàn)站在音樂(lè)家房間里演奏這部標(biāo)志性作品片段的體驗(yàn)。用戶能夠改變樂(lè)器的位置并聽到它們的部件來(lái)自不同方向。VGA 在不同位置繪制儀器，并隨著用戶移動(dòng)儀器而更新聲音。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/ov37_dms486/ECE5760_FINAL-main/index.html

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https://www.youtube.com/watch?v=l3B7Ojo7a4g&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=2&t=67s

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https://github.com/ov37/ECE5760_FINAL

RF Signal Modulation Predictor-射頻信號(hào)調(diào)制預(yù)測(cè)器

創(chuàng)建了一個(gè)無(wú)線電調(diào)制分類器，可通過(guò)在 FPGA 上實(shí)現(xiàn)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)預(yù)測(cè)接收到的無(wú)線信號(hào)的調(diào)制方案。

它利用了軟件定義無(wú)線電（RTL-SDR）——通過(guò) USB 連接到 ARM 處理器——獲得本地?zé)o線電信號(hào)。然后，無(wú)線電信號(hào)被發(fā)送到 FPGA，由 CNN（AM-SSB、WBFM、GFSK）進(jìn)行分類。此外，信號(hào) Walsh-Hadamard 變換的頻譜圖被繪制在 VGA 屏幕上，以可視化接收到的信號(hào)。

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/plm93_yz2625_jo299/plm93_yz2625_jo299/index.html

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https://www.youtube.com/watch?v=4QyU-ckhWz4&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=7

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/plm93_yz2625_jo299/plm93_yz2625_jo299/index.html

Graphing L-Systems on the FPGA-在 FPGA 上繪制 L 系統(tǒng)圖

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項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/psk92_mr858_cs968/index.html

視頻鏈接

https://www.youtube.com/watch?v=NIYnzu1di3o&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=5

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https://github.com/priyakatt/FPGA_L-Systems

F1 Tire Prediction-F1 輪胎預(yù)測(cè)

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在這個(gè)項(xiàng)目中為F1車隊(duì)設(shè)計(jì)和開發(fā)輪胎退化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠在考慮比賽策略時(shí)評(píng)估所有車手在比賽期間的輪胎狀況。

項(xiàng)目介紹

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/sn438_fs383_rs872/sn438_fs383_rs872/index.html

視頻鏈接

https://www.youtube.com/watch?v=883qqANxAV8&list=PLDqMkB5cbBA7nUwrxsLgtrOsce9UgJXJb&index=4

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https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/FinalProjects/f2020/sn438_fs383_rs872/sn438_fs383_rs872/index.html

總結(jié)

項(xiàng)目很多，從2016~2023年，應(yīng)該有一部分項(xiàng)目沒有展現(xiàn)出來(lái)，大部分都有視頻介紹，但是我看了一些視頻，都是簡(jiǎn)單演示一下功能，并沒有設(shè)計(jì)思路，所以需要自行查看源碼中的文檔。

審核編輯：黃飛