清華大學(xué)孟憲元：FPGA技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)我們的進(jìn)步

這是孟教授在賽靈思北京喬遷暨研發(fā)中心成立典禮上的講話

我就借這個(gè)機(jī)會(huì)介紹我跟這個(gè)賽靈思公司接觸將近20年了的一些情況。我大概是在上個(gè)世紀(jì)九十年代初，到香港去做EDA培訓(xùn)的時(shí)候，了解到賽靈思有一款FPGA。當(dāng)時(shí)我通過查電話本，找到貴公司，而且拿到了第一片F(xiàn)PGA回來。那個(gè)時(shí)候因?yàn)槌袚?dān)包括863項(xiàng)目要做芯片對(duì)我們來說都非常難。一個(gè)是投資受不了，一個(gè)是頭一次見面，不見得拿回來就是成功的。

我們清華大學(xué)系館門口牌子最后一共掛到26塊，那么賽靈思是第五塊，所以還是比較早地進(jìn)入了中國。當(dāng)時(shí)由我和楊飛將這個(gè)培訓(xùn)中心辦起來的。大約在96年，我們舉辦了國內(nèi)第一屆Xilinx University Workshop (賽靈思高校專題研討會(huì)) , 由賽靈思派人來介紹了其最新技術(shù)。后來培訓(xùn)中心進(jìn)行了擴(kuò)充，成立了三個(gè)部。這個(gè)是當(dāng)時(shí)賽靈思提供給我們的96年的FPGA4028E的照片，這個(gè)當(dāng)時(shí)已經(jīng)是05微米的工藝，可以做到530萬的晶體管。所以搞FPGA的還是應(yīng)該對(duì)硬件結(jié)構(gòu)有所了解，這樣才可能把這個(gè)系統(tǒng)事情做好。那么從我們培訓(xùn)中心成立以來一直到現(xiàn)在我這里列出來了，基本上這個(gè)板子上都有的軟件我都有。我也把這個(gè)賽靈思所有的雜志盡量搜羅來了，通過這個(gè)這些雜志告訴我們，我們?cè)趺礃觼硗七M(jìn)FPGA的發(fā)展。

舉個(gè)例子來說，在這個(gè)2002年一個(gè)研究生設(shè)計(jì)的電子鐘，是他在研究生課程里的一個(gè)作業(yè)。他利用軟件包，奠定了很多畫圓畫實(shí)踐的這樣一個(gè)盤數(shù)，最后設(shè)計(jì)了一個(gè)用指針來實(shí)踐的，就是指針式的一個(gè)電子鐘，這是非常具體的實(shí)踐來走，這就跟一般用數(shù)字來走的是不一樣的，這是花了一些腦筋的。下一個(gè)是2006年一個(gè)研究生，他當(dāng)時(shí)就利用FPGA來進(jìn)行系統(tǒng)的建模仿真，最后在這個(gè)基礎(chǔ)上，完成了設(shè)計(jì)。

大概到了2007年的時(shí)候，我們的研究生跟傳播系統(tǒng)工程部共同完成的這個(gè)綜合建橋系統(tǒng)的研究，就是把船上各種電子設(shè)備的信息包括機(jī)械設(shè)備的信息都匯總到建橋上來，最終實(shí)現(xiàn)艦長一個(gè)人就可以把整個(gè)船操縱起來。當(dāng)我們負(fù)責(zé)在這里把雷達(dá)圖象跟他計(jì)算機(jī)上的電子海圖能夠結(jié)合起來，用的就是賽靈思的芯片，能夠做到雷達(dá)圖象跟電子海圖的時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的組合，這個(gè)圖上綠顏色的就是實(shí)際的雷達(dá)圖象，那么對(duì)于這個(gè)船來說最重要就是雷達(dá)本身還是運(yùn)動(dòng)的，因?yàn)橐话愕?strong>雷達(dá)是固定的，而使用FPGA使得我們能夠快速來完成時(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)。

大概在2009年，我們也組織了一些研究生和本科生完成了一個(gè)廣播信號(hào)調(diào)試度的測(cè)量，這個(gè)是個(gè)例題聲的廣播的新的測(cè)量，這里是FPGA的仿真，最后我們可以給他用這個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)和測(cè)試出來，這里要完成濾波。這個(gè)就是實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，實(shí)際立體聲信號(hào)經(jīng)過我們的處理以后我們可以把譜距能夠驗(yàn)算出來來完成設(shè)計(jì)。剛才是立體聲的調(diào)頻，還有一個(gè)小組信號(hào)可能相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是我們是用這些電話跟頻譜的信號(hào)來計(jì)算他的衡量，來完成各種調(diào)頻和調(diào)試的測(cè)量，這跟以前的測(cè)量方面是不一樣的。而且我們可以把這些測(cè)量的機(jī)構(gòu)一方面計(jì)算通過傳下去，另外還可以把這個(gè)圖形顯示頻譜的結(jié)果測(cè)量出來。

所以我舉這幾個(gè)例子來說明由于FPGA技術(shù)的不斷發(fā)展，促使了我們?cè)诩夹g(shù)上不斷的進(jìn)步，以便完成各種各樣的教學(xué)任務(wù)和科研任務(wù)。

那么今后我們有什么考慮呢?一個(gè)就說為了培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，以及學(xué)時(shí)安排上的矛盾，我們計(jì)劃啟動(dòng)“試驗(yàn)版隨身攜帶”這樣一個(gè)活動(dòng)。就是說因?yàn)楝F(xiàn)在東西越多越小，價(jià)格也相對(duì)便宜，我們希望每個(gè)學(xué)生都有一個(gè)能夠隨身帶FPGA，在宿舍去做一些開發(fā)。他們現(xiàn)在宿舍環(huán)境都很好，底下工作環(huán)境，上面是住宿一個(gè)書桌臺(tái)四個(gè)人，如果給他帶回去以后就可以發(fā)揮學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，做很深度的研究和開發(fā)。我在這里也有個(gè)建議，就是不一定每個(gè)學(xué)生都帶一塊板子，可以一個(gè)宿舍共享一些班子。這樣能夠提供不同平臺(tái)，使一些好學(xué)生能夠在一個(gè)更好的平臺(tái)做一個(gè)更開放的研究。

另外，前我們還在籌劃FPGA應(yīng)用工程師的資格證書。我們希望這個(gè)證書發(fā)給學(xué)生之后，能夠使接收的企業(yè)或單位感覺你確實(shí)是由用的。現(xiàn)在很多大學(xué)本科生找不到工作，就是因?yàn)樗麄內(nèi)鄙俳?jīng)驗(yàn)，我們希望通過我們的工作使得他能夠真正地舉杯這樣的能力。我們也希望做這種考試的學(xué)生也能夠拿到板子，能夠好好的做設(shè)計(jì)，所以對(duì)企業(yè)來說，這種開發(fā)板將來還是很有市場(chǎng)的。