电子学院喜提2023全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛——FPGA创新设计竞赛国家二等奖2项和优秀组织奖

发布者:电子学院发布时间:2023-12-04浏览次数:11

123日,全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛总决赛在南京集成电路培训基地圆满落幕。三江学院电子信息工程学院获得两个国家二等奖和一个优秀组织奖。

 

获得奖项的队伍为“随便叫一个”队(队员:朱仁和、张元乐、李永福,指导教师:卞璐、堵国樑)和“三八大杠过大江”队(队员:李晟昊、王益文、周苏云,指导教师:孙小羊、吴启琴),卞璐老师还获得了优秀组织奖。

“全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛”由中国电子学会主办,东南大学和南京江北新区管理委员会共同承办。本届大赛共有565所高校的8756支队伍、23723人报名参赛,最终有来自223所高校的705支队伍、约2000人经过评选晋级全国总决赛,其中FPGA创新设计专项赛有230所高校、2525个参赛队(含研究生队)参加竞赛,通过初审、初评,最终评出一等奖59个,二等奖110个。电子学院的2支参赛队伍于东南大学、电子科技大学、北京理工大学等双一流大学参赛队员同台竞技,突出重围,勇创佳绩。

全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛旨在提高全国高校学生在嵌入式芯片及系统设计领域、可编程逻辑器件应用领域自主创新设计与工程实践能力,培养具有创新思维、具备解决复杂工程问题能力且拥有团队合作精神的优秀人才,推进高校与企业人才培养合作共建。大赛强调在做芯片与系统设计的同时关注可编程逻辑器件应用领域创新设计原理及规律,鼓励参赛师生掌握FPGA相关的理论知识和实践技能,丰富和活跃高校创新创业学术氛围。本届大赛设芯片应用赛道、芯片设计专项赛和FPGA创新设计竞赛,彼此相互独立。FPGA创新设计竞赛秉承嵌入式大赛宗旨,旨在提高学生在数字系统设计领域尤其是可编程逻辑器件应用领域的创新实践能力。

“全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛”FPGA创新设计专项赛,由来自AMD、安路、易灵思、高云、紫光同创等国内外集成电路产业代表企业参与命题,紧扣产业发展需求,结合集成电路产业发展需求,从单纯学科竞赛走向解决企业问题。


凝心聚力,蓄力起航

“随便叫一个”队队员


  当被问及为什么选择参加本次比赛时,“随便叫一个”队长朱仁和回答道“为什么会选择参加这个竞赛呢?其实是因为在今年暑假参加全国大学生电子设计竞赛时,我们队的选题在那些会FPGA的队伍手中,一两天就搞定了,而我们用着F1芯片的单片机磕磕绊绊的只做了个大概,所以在赛后修整的半个多月的时间中,我一直想好好学一下FPGA,但却无从下手。朱仁和为我们讲述了参加本次比赛的初衷,纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行,对于刚刚经历过一场大赛且尚有遗憾的他们来说,这是一次通过实践来完善学习的契机。可真正投入到赛前的准备工作时,各种难题也慢慢浮现了出来,回想起比赛初期的种种困难,李永福这样告诉我们:这个比赛周期长、综合性难度大,从板卡选择开始,要求我们自行进行选择,并提前预想写出作品的相关性能指标,这个过程很具挑战性。”


成功之船需要良好的航行准备,只有完备的准备,才能确保成功的航行。而对于比赛的前期准备来说,每一步都至关重要。由于此前从未参加过FPGA相关的比赛,严重缺乏比赛经验,三位队员选择赛题后,只能开始在网上查阅大量的资料,这个阶段无疑是煎熬的,但正是在这最困难的过程中,三位队员逐渐清晰了对自己的定位和比赛规划,根据各人所长进行分工合作、相互磨合。其中,队内的软件手张元乐向我们提到:虽然前几周我们在控制程序等方面没有太大的进展,但我们那段时间遍历了很多网上开源的代码和文献,所以在初窥门径之后,编写算法才不会像开始一般狼狈。

  三八大杠过大江”队队员


“三八大杠过大江”队队长李晟昊提及对比赛做出的努力,“在赛前一个月时间,我投入了大量精力学习Verilog语言、FPGA相关基础知识点,熟悉FPGA电路设计,在指导教师以及学长的带领下,有针对性的进行学习以及训练。从最初的Verilog语言开始,到我翻遍了图书馆有关Verilog的教材,结合教材以及B站所拥有的网课资源,快速入门,边学边练,同时本学期还有Verilog的课程,在课上重新巩固,帮助自己快速打牢Verilog语言基础。在我不断深入学习FPGA的过程中,我改变了以往对于FPGA的畏惧感。

队员王益文补充道,比赛中期这一阶段考虑最多的问题就是要做一个什么样的作品参加比赛。不同于其它赛道的固定命题,AMD赛道作品属于开放式题目,因此在选题上就显得尤为重要。队员们经过反复思考以及调研,最终确定了“基于FPGA3CMOS的图像采集与算法优化”这一题目,提出这一想法的原因是传统单CMOS摄像头在解析数据时需要运用反布尔插值算法,将白光解析到频域上对各种颜色解析,在这个过程中会产生一个伪色,导致在后续数据输出与原始数据会产生一个色差,难以高度还原原始色彩,本着解决这一问题的想法,我们进行了充分的调研,最终通过RGB三色融合的方式不进行反布尔插值运算,从而达到提升色彩还原度的效果。从最开始的无从下手,到最后完成整个作品,把复杂的系统拆分成多个小模块,最后再进行整体的拼接。从基础的单CMOS开始,从点亮HDMI显示器开始,每完成一个小模块,都会收获一份短暂的喜悦,同时为自己增加一份信心!

 

全力以赴,定有所成

队员们从创建好第一个FPGA工程,到最后拍摄演示视频,提交设计报告,一个多月的时间里,遇到了无数问题,同时也解决了无数问题,在成功提交设计报告后,轻松又仿佛不轻松,经历三天等待顺利晋级总决赛,十天后线下路演,在这十天里,他们反复打磨作品,反复完善作品,努力解决初赛时遗留的不足之处,力争能够取得更好的成绩!

有效的合作能够充分发挥每个人的优势,并将团队的力量最大化。其中,“随便叫一个”负责软件部分的张元乐在极短的时间内经过对AXI4协议、乒乓操作等的学习了解后,成功的将DDR3运用到了系统中。而擅长硬件方面的朱仁和也是在经过多次对RGB信号的处理实验后,最终成功应用了双线性插值。作为软硬件都有所涉猎的李永福,则根据自己的毕业分流方向,研究了如何在FPGA芯片上移植RSIC-V架构。

“三八大杠过大江”队中擅长Verilog语言的李晟昊负责了作品设计中的硬件描述部分,利用极短的时间掌握了HDMI等接口协议,并编写了阿尔法三路融合部、伽马曲线纠正部分,并成功运行。队员王益文主要构建本次设计的硬件部分以及3CMOS分光部分,经过反复仔细的测量,确保了分光结构的精度在现有条件下达到最高值。队员周苏云负责整个设计的软硬沟通与协调,详细了解设计过程的每一步,明确每一个设计的作用以及主要技术点,在极短时间内高质量完成了设计报告,高效的将作品展示给评委裁判,对取得成功有不可或缺的功劳!

通过他们的相互配合,作品有了重大突破。在与六位队员的交谈中,我们不难发现,他们每一个人都很清楚自己的学习方向,根据作品设想制定阶段性任务,并通过不断的尝试最终达成目标,而正是这一次次的坚持、一步步的优化在无形中为最终优异的成绩奠定了基础。

团队讨论


知不足而奋斗,望远山而力行

对于此次成绩,两队队长都作出相同的回应“获得二等奖不是终点,而是我们继续深入学习FPGA的新起点。非常荣幸可以参加本次比赛并取得了二等奖的成绩,也非常荣幸通过这次比赛,提前了解的目前FPGA市场的主要公司,同时在这次比赛中我也开阔了眼界,看到了许多优秀作品。回想过往三个月,遇到过无数问题,同时也解决了无数问题,从01很难,但从1100更难,知不足而奋斗,望远山而力行!通过这次比赛,我们可以快速的入门FPGA,我们深知从入门到能够独自开发FPGA项目,我们还有很长一段路要走,但我们相信,任何困难的事情都可以从基础做起,一步一步终将走向最后的终点!”

 

颁奖典礼现场


良师相伴,化雨春风

获奖同学告诉我们,本次比赛优异的成绩背后,离不开实验室四位指导老师的辛勤付出。从比赛选题的初期,到冲击决赛的关键阶段,每当团队进度缓慢而失落时,老师们都能及时为他们点明方向、给予鼓励。

“三八大杠过大江”队队员和指导教师

 

电子信息工程学院高度重视,严谨策划、精心组织,部门通力协作,组建了以电子信息工程学院四名老师为核心的竞赛指导团队,全力备赛。比赛期间,所有参赛同学们一起合作,积极发挥主观能动性,熟练运用平时所积累的理论基础和技术技能,开拓创造性思维灵活选择并优化设计方案,在困难面前不畏惧、迎难而上,彰显了我院学子卓越的创新实践水平和积极进取的精神风貌。

针对学校应用型人才的培养目标,电子信息工程学院积极建立大学生创新实验室,引导学生积极参加各类学科专业竞赛,充分激发学生对于专业领域的兴趣和潜能,全面提升学生的专业技能及综合实践能力,从而持续提升人才培养质量。



再次祝贺所有获奖的队伍,同时感谢老师们的悉心指导。期待我院学子在未来的科技竞赛中再创佳绩!

长风过隘口,奋斗正当时

努力是人生的一种积极的态度

是成功者不可或缺的驱动力

我们要学会用积极的心态

去面对人生

我们的准则是

成为更好的自己

 

(通讯:卞璐)