Papayaved

Какой протокол связи у устройством?

Синхронный протокол типа запрос-ответ в Windows всегда работает медлено. Немного можно улучшить ситуацию используя flush() для проталкивания данных, сделать отдельный высокоприоритетный поток (либо отдельный процесс) для отправки и приема данных. Если возможно, разделить потоки отправки данных и приема данных, т.е. отправлять запросы пакетами не дожидаясь ответа.

Вакансии есть, но зарплаты низкие. Разводчики ПП (топологи) получают гораздо больше, они же могут заниматься и схемотехникой. Схемотехникой занимаются обычно паралельно с другими специальностями - программированием, ПЛИС, СВЧ и т.д.

Схемотехника зависит от сферы деятельности и надо разбираться этой сфере, чтобы грамотно сделать схемотехнику. В высокачастотных устройствах схемотехника тесно связана с разводкой ПП. Например, подбор фильтрующих питание конденсаторов по результатам разводки и моделирония ПП.

Для шины I2C есть микросхемы шинных драйверов и гальванической развязки
Например
www.ti.com/lit/ds/symlink/p82b715.pdf - на расстояние больше 50 м

или быстрый дифферинциальный драйвер
https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9615.pdf - частота и данные идут отдельными витыми парами

Вот обзор всех методов организации сети I2C на большие расстояния
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN103...

Надежнее всего оптическая развязка, развязанные земли и сигнал дифферинциальный (светодиод загорается от тока)

Qt - по видимости самое дорогое решение и возможно бесплатно им пользоваться незаконно для устройств.
GTK - похоже только с открытым кодом.
wxWidgets - вроде как предоставляет бесплатное использование в закрытых приложениях, но на ней не постороен ни один Linux, видемо плох не только внешний вид, но и производительность
Библиотека CPPTK для Tcl/Tk - с 2006 года не поддерживается и с неизвестной лицензией (т.е. надо лично обращаться к автору), хотя Tcl/Tk по умолчанию встроен в Python.

Купите например одноплатный компьютер Raspberry PI, на нем реализуют многие идеи автоматизации и компьютерного зрения. Есть фриланс и вакансии.

Можете купить для него камеру и колеса с электродвигателяли и научить ездить по размеченым краской дорожкам, так чтобы робот мог приехать в любой заданное место на складе по таким дорожкам с разметкой.

По Raspberry PI есть фриланс и вакансии, используют его вплоть до управлаления станками ЧПУ. Основной язык Python и С++ под Linux. Программисты Linux получают хорошо, а системные программисты еще лучше (сборка Linux, написание драйверов), с такой специальносью возьмут работать и заграницу.

В настоящее время микроконтроллеры и микропроцессоры стали быстрее и забрали на себя большую часть функция ПЛИС.

Рынок по ПЛИС в России очень маленький рынок, можно посмотреть на HH. Какой-то выбор есть только в Москве. Зарплаты с среднем ниже, чем у других встраиваемых решений. На ПЛИС шансов заработать на квартиру фактически нет.

Совмещать микропроцессоры и ПЛИС работадатели обычно не дают, у них идет разделение функций, скорее всего, что разработчики ПЛИС уходят в программисты на большие зарплаты, если набираются опыта в программирование.

Работадатели 80-100% оборонка, госзаказ. Коммерческим фирмам мало кому ПЛИС надо, а те кто считает, что ПЛИС их спасет обычно не понимают принципов работы ПЛИС.

Актуальнее всего сейчас быстрые микропроцессоры по Linux

От ОС и от процессора зависит. В процессорах, где много ядер или есть DSP ядра, разработчик обычно сам выбирает ядра на каких какие задачи будут работать. Надо использовать процессор и ОС для реалтайм систем.

avalon.ru (Политех) хорошие курсы и второе высшее, я в Вашем возрасте там полные курсы по программированию проходил (специальность - математическое обеспечение и администрирование информационных систем). Phyton правда нам тогда не читали. Очное обучение гораздо более эффективно, преподавателей там стараются нанимать лучших, из тех что есть в городе. Также они являются сертификационным центром по SQL, Java и прочему. С международным сертификатом устроится будет проще, но подготовка гораздо сложнее, чем просто сдача экзаменов

Через JTAG программируют ПЛИС (загружают прошивку), это действительно можно сделать с помощью мк посылая по JTAG файл формата JEDEC STAPL Format *.jam или Jam STAPL Byte Code 2.0 File *.jbc

У Altera нету встроенного симулятора начиная с Quartus версии 10.0 и он был очень простой, тестовые воздействия задавались только графически.

Xilinx ISim, почти ни чего не поддерживает из SystemVerilog, при этом не говорит об ошибках, а делает не правильную симмуляцию.

QuestaSim и ModelSim ни чем не отличаются со стороны графического интерефейса, различаются только в движке симмулятора. В целом QuestaSim лучше поддерживает ООП в SystemVerilog, то что работает в QuestaSim может не работать в ModelSim. В бесплатной версии, кроме скорости работы (только одно ядро процессора), также может что-то не работать в отличие от платной (как-то пробывал моделировать маленький проект, но пришлось искать лекарство).

Средства симуляции покупаются дополнительно к IDE и стоят не меньше. Так что, если трясти работодателя на покупку, то надо покупать все, иначе в покупке смысла нет.

Compiler Settings/Advanced Settigns (Synthesis) надо отключить Power-Up Don't Care Off (сейчас On). Для этой микросхемы компилятор решил, что оптимальнее будет по подаче питания инициализировать другим значением

RTL конечно ближе всего к процессорам, поэтому Verilog можно совмещать с программированием процессорных элементов. Verilog и программирование на ПК или тем более вэб совместить не удастся и опыт будет потерян, т.е. двигаться надо в сторону SoC

Шины с каждого модуля можно объединять по третьему состоянию или по "и" или по "или". Модуль, когда к нему не образаются, должен выдавать на шину состояние Z, все 1 или все 0 - соответственно.

Занимался Copy-Past и не разобрался с кодом который ставлял. Надо было открывать SharpPCap устройство в режиме Promiscuous mode

winPcap.Open(SharpPcap.WinPcap.OpenFlags.Promiscuous | 
    SharpPcap.WinPcap.OpenFlags.NoCaptureLocal, readTimeoutMilliseconds);

Моя сетевая карта не принимала чужие MAC адреса

Из С++ можно использовать только процедурное программирование, если не инициализировать heap - получается несколько удобнее, чем на С. Я писал в Keil на С++ и динамически ни чего не создавал.

В станках ЧПУ нужен достаточно быстрый процессор (расчет кривых траекторий во много координатной системе), микроконтроллер для них не подойдет. В современных используют Linux на процессорах TI Sitara, например.

DOS в некотором роде удобнее, чем FreeRTOS, в нем можно запускать программы из файла. FreeRTOS же компилируется вместе с кодом, обновить отдельную задачу не удастся, только вместе с кодом ОС.

Боюсь без контроллера шина на RS-485 не получиться. Для общей шины надо использовать трансформатор как в Ethernet, специальные микросхемы драйверов как у CAN или открытый коллектор - тогда физических конфликтов на шине не будет и ни чего не сгорит. Но надо иметь механизм обработки коллизий - когда несколько устройств хочет выйти на шину одновременно.

Согласование требуется на концах линий - два терминатора (резистора) по 120 Ом. Все устройства должны быть подключены последовательно, а не звездой.

opencores.org
freerangefactory.org/cores.html

Конечно не надо такое старье читать

Вообще хорошо написан с примерами стандарт на Verilog и SystemVerilog. Есть шаблоны с примерами кода в Quartus и в Vivado. Хорошие книжки на английском:

SystemVerilog_for_Verification_Second_Edition_A_Guide_to_Learning_the_Testbench_Language_Features.9780387765297.31566.pdf
SystemVerilog for Disign
- можно просто смотреть примеры кода

Много Verilog tutorial в интеренете

При написание HDL кода надо иметь ввиду, что Verilog не всесильный и для универсальных или сложных модулей надо писать кодогенераторы в MatLab или на Python