电子与计算机工程学士学位
主修课程:
- 数字系统设计
- 硬件描述语言(Verilog/VHDL)
- 计算机组成原理
- FPGA基础与应用
项目经验:
- 参与开发了基于Xilinx FPGA的图像处理系统,使用VHDL实现图像滤波算法,提高了实时处理效率。
- 在课程项目中,设计并仿真了一个FPGA-based加法器模块,使用ModelSim进行功能验证和时序分析。
技能与成就:
- 熟练掌握FPGA开发流程,包括芯片编程和调试。
- 获得校级电子设计竞赛二等奖,项目涉及FPGA在高速数据接口中的应用。
其他经历:
- 参加了IEEE学生设计竞赛,主题为FPGA在嵌入式系统中的优化设计。
计算机工程硕士学位
研究方向:
- FPGA加速计算与并行处理
- 高性能数字电路设计
项目经验:
- 主导开发了一个基于FPGA的深度学习推理加速器,使用Xilinx Zynq平台和Verilog实现,提升了模型推理速度达40%。
- 参与国家级科研项目,负责FPGA原型验证,使用Quartus Prime进行综合和实现,针对AI应用优化硬件逻辑。
技能与成就:
- 精通Verilog HDL和VHDL编程,熟悉FPGA架构如PCIe接口和DDR内存控制器设计。
- 获得清华大学优秀硕士学位论文提名,研究主题为FPGA在边缘计算中的应用。
其他经历:
- 在校期间,参与了多个开源FPGA项目,贡献代码并进行性能优化,使用SDT和仿真工具如 Vivado HLS。
工作描述
主要职责
- 负责FPGA模块的设计、编码、仿真和验证,使用Verilog HDL和VHDL进行开发。
- 进行时序约束优化、静态时序分析(STA)和功耗分析,确保设计满足性能和功耗要求。
- 开发和集成IP核,包括高速接口和存储器控制器,使用Xilinx Vivado或Intel Quartus工具。
- 与硬件和软件团队协作,实现系统级集成和调试,确保FPGA设计与整体系统兼容。
- 撰写技术文档和设计报告,包括需求分析、架构设计和测试方案。
具体项目经验
- 主导开发一款基于FPGA的高速数据处理系统,使用DDR4内存控制器和PCIe接口,实现了10Gbps数据吞吐量,成功应用于数据中心应用。
- 参与优化FPGA设计以减少时序违例,通过重定时和资源共享技术,将功耗降低20%,同时保持性能不变。
- 调试复杂的FPGA设计问题,使用ChipScope Pro进行在线逻辑分析,识别并修复时序问题,确保设计通过最终验证。
- 协助设计团队进行FPGA原型验证,使用SystemVerilog和UVM框架进行高级验证,提高设计覆盖率和可靠性。
项目背景与职责
负责公司新一代视频编解码芯片的FPGA验证方案设计与实现,主要对接算法团队交付的视频处理IP核,确保其在不同接口标准(如AXI、HDMI、PCIe)下的功能完整性与性能达标。作为验证团队负责人,协调测试用例开发、覆盖率分析及自动化验证平台搭建,主导完成包括解码、编码、图像处理等核心模块的系统级仿真与边界扫描调试。
技术应用与成果
- 独立完成基于Verilog HDL的视频处理模块RTL设计,使用SystemVerilog开发参数化测试平台,实现对多分辨率视频输入(4K/1080P)的动态时序约束适配;
- 建立基于UVM框架的分层验证结构,通过Bus Functional Model实现接口无关的协议解析,提升跨时钟域验证效率40%;
- 部署ModelSim/Questa联合仿真环境,开发覆盖率驱动的故障注入测试策略,使代码覆盖率稳定维持在95%以上;
- 主导JTAG-based BSCAN链调试,成功定位并修复3项关键路径时序违规问题,缩短芯片流片周期2个月。
团队协作与文档
- 指导初级工程师完成基础验证技能训练,编写《FPGA验证规范手册》包含20+验证模板与调试流程图;
- 与ASIC设计团队协作完成跨域时序收敛,输出符合TSMC 28nm工艺库的时序约束文件(SDC格式);
- 定期向管理层汇报验证里程碑,产出可追溯的缺陷跟踪报告(含CVN/CVC覆盖率报告),推动项目按期交付。
项目概述
本项目旨在开发一个基于FPGA的高速数据采集与处理系统,用于实时处理高带宽传感器数据,应用于工业自动化领域。系统采用Xilinx FPGA实现,主要功能包括高速ADC采样、数据压缩和实时传输,采样率高达100MHz,数据吞吐量达到1Gbps。
技术难点
- 高时序要求:系统需满足严格的时序约束,采样和处理延迟控制在100ns以内,使用了流水线设计和时序优化技术。
- 资源优化:FPGA芯片资源有限(如Artix-7系列),需通过逻辑重构和资源共享减少LUT和BRAM使用,最终实现资源占用仅为芯片容量的30%。
- 接口设计:与外部ADC和PCIe接口集成,采用高速SerDes技术实现低延迟通信,需处理信号完整性问题。
实现细节
- 设计工具:使用Xilinx Vivado进行HDL编码(Verilog语言),并进行功能仿真和时序分析。
- 关键模块:开发了自定义AXI接口模块,集成FPGA内部DSP和BRAM资源,实现数据压缩算法(如Huffman编码)。
- 性能指标:系统达到95%的时序通过率,资源利用率优化后满足目标,采样精度达16位,支持多通道并行处理。最终产品应用于客户生产线,提升了自动化效率。
项目概述
本项目聚焦于使用FPGA加速深度学习推理任务,针对卷积神经网络(CNN)进行硬件优化,目标是提供低延迟、高吞吐量的推理引擎。系统采用Intel FPGA实现,支持实时图像识别和分类,处理速度达30帧/秒。
技术难点
- 模型部署挑战:将深度学习模型(如MobileNet V3)转换为硬件加速格式,需处理权重量化和稀疏化以减少存储需求。
- 并行计算优化:利用FPGA的并行处理能力,通过IP核生成和流水线设计,优化矩阵乘法和卷积操作,满足算力要求达100GFLOPS。
- 功耗与散热:在高吞吐量下控制功耗,采用动态功耗管理技术,确保系统在嵌入式环境下的稳定性。
实现细节
- 设计工具:使用Intel Quartus Prime进行HDL编码(VHDL语言),并结合OpenCL和HLS工具进行高层次综合。
- 关键模块:开发了定制化的卷积加速器IP核,使用DSP slices和RAM资源实现卷积计算,并集成到FPGA fabric中。
- 性能指标:推理延迟降至5ms以内,准确率保持在原始模型的98%,资源占用率控制在40%,支持多模型切换。项目成果已集成到边缘计算设备中,应用于智能监控系统。
个人总结
专业技能
- 精通Verilog和VHDL,熟练使用Xilinx Vivado及Intel Quartus等FPGA开发工具,具备高速接口和数字电路设计经验。
- 深入掌握FPGA架构优化,擅长实现低功耗和高并行处理方案。
工作经验
- 曾主导多个FPGA项目,包括AI加速和通信系统开发,成功提升系统性能和可靠性。
- 在嵌入式系统领域,积累丰富实践经验,解决复杂时序和资源约束问题。
职业规划
- 未来聚焦于AI和边缘计算在FPGA上的应用,致力于技术创新和团队领导,推动高效硬件解决方案。
研究背景与目标
本研究针对深度学习模型在FPGA上的部署效率低、资源消耗大的问题,提出了一种面向卷积神经网络(CNN)的异构计算架构优化方法。研究目标是通过FPGA的并行处理能力提升模型推理速度,同时降低功耗和资源占用。
研究方法
- 架构设计:采用分层异构计算架构,将CNN的卷积层和池化层划分为多个计算单元,利用FPGA的分布式逻辑资源实现并行计算。
- 算法优化:针对主流CNN模型(如ResNet、YOLOv4),对卷积运算进行拆分,使用Winograd算法减少乘法运算量,并设计自适应卷积引擎。
- 资源调度:基于遗传算法进行资源分配,优化BRAM和DSP的使用,实现计算与存储的协同优化。
- 原型实现:在Xilinx Zynq-7000平台上完成系统原型验证,使用Vivado HLS进行高层次综合,生成RTL代码并进行功能仿真和硬件测试。
研究成果
- 提出的异构计算架构在ImageNet数据集上实现平均推理速度提升45%,FLOPS利用率提升30%。
- 优化后的架构在Zynq-7Z00上成功部署YOLOv4模型,目标检测延迟从200ms降低至80ms,满足实时处理需求。
- 发表论文2篇(CCF推荐期刊1篇,国内核心会议1篇),申请专利1项《一种基于FPGA的深度学习加速方法》。
- 研究成果被合作企业采纳,应用于智能视频分析系统,实现产品化落地。
研究背景与目标
随着FPGA在安全关键领域的广泛应用,其固有的可重构性和易篡改性成为主要安全威胁。本研究聚焦于FPGA的安全防护机制,旨在设计一种基于硬件逻辑锁和动态配置的防篡改系统,实现对FPGA内部逻辑的实时监控与保护。
研究方法
- 安全威胁分析:系统性分析FPGA面临的物理攻击(如芯片破解、配置篡改、逻辑分析)及软件攻击(如IP盗用、配置劫持)。
- 防篡改架构:设计基于LUT的逻辑锁机制,结合密钥分片技术实现逻辑门级保护;开发动态配置引擎,实现配置数据的加密传输与认证。
- 安全协议设计:提出改进的Needham-Schroeder协议变体,结合FPGA的在线可重构特性实现动态安全认证。
- 验证平台搭建:使用Intel Cyclone 10GX FPGA平台进行系统级验证,通过ModelSim和QuestaSim进行功能仿真,使用C语言进行性能建模。
研究成果
- 提出的逻辑锁机制可抵抗SPA/DPA攻击,破解难度提升10倍以上,相关成果发表于IEEE Transactions on Computers。
- 开发的动态配置系统实现配置数据完整性检测,篡改检测率提升至98%,误报率低于0.5%。
- 构建的验证平台获得国际标准组织认可,可用于FPGA安全评估的标准化测试。
- 项目成果已申请发明专利《一种基于FPGA的防篡改系统及方法》(申请号20231XXXXXXX)
英语:C1水平,能够流利阅读和撰写FPGA开发相关的技术文档,熟悉VHDL/Verilog等硬件描述语言。 其他语言:普通话(母语),能够进行日常交流和专业沟通。
- Xilinx FPGA认证工程师(2020),掌握高级FPGA设计和优化技能。
- Altera FPGA专业认证(2019),熟悉SoC设计和IP核应用。
- 其他相关证书:如FPGA开发工具认证,提升系统集成能力。