Systemy Programowalne FPGA Plik

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: SYSTEMY PROGRAMOWALNE FPGA
2. Kod przedmiotu:
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/13
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia niestacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEII
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 4
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Aleksander Nawrat, prof. nzw. w Pol. Śl.
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
przedmioty obieralne
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że słuchacz tego wykładu zna
podstawy systemów cyfrowych, potrafi zaprojektować prosty układ logiczny oraz go przetestować.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z technikami projektowania układów
cyfrowych z wykorzystaniem układów programowalnych FPGA. Dodatkowo słuchacze mają poznać narzędzia i
zasady testowania zaprojektowanych systemów, zapoznać się z językami opisu sprzętu takimi jak VHDL oraz
Verilog oraz zdobyć podstawy do projektowania systemów wbudowanych w oparciu o wykorzystywane w trakcie
kursu zintegrowane środowisko.
17. Efekty kształcenia:1
Opis efektu kształcenia
Nr
W1
W2
W3
U1
U2
U3
U4
K1
Zna podstawowe metody programowania systemów
cyfrowych
Zna podstawowe pojęcia zagadnień związanych z
projektowaniem systemów cyfrowych
Zna podstawową składnię języka programowania C
Potrafi samodzielnie zaprojektować i przetestować układ
cyfrowy realizujący proste zadania
Potrafi tworzyć układy cyfrowe z wykorzystaniem języków
opisu sprzętu
Posiada umiejętności integracji gotowych modułów we
własnym projekcie
Potrafi obsługiwać zintegrowane środowisko
programistyczne
Potrafi samodzielnie zaprojektować system cyfrowy
Potrafi współpracować z innymi projektantami nad jednym
projektem
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
K2
W. : 15
1
Ćw. : 0
L.: 15
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
SP
WT, WM
KW_3/3
SP
WT, WM
KW_13/2
SP
WT, WM
KW_3/3
CL, PS
L
KU_7/3
CL, PS
L
KU_9/2
CL, PS
L
KU_9/2
CL
L
KU_9/3
CL, RP
L
KK_4/2
CL, RP
L
KK_3/2
19. Treści kształcenia:
Wykład
Wprowadzenie do systemów wbudowanych.
Języki HDL na przykłądzie języka VHDL
Behawioralne i strukturalne projektowanie regularnych układów kombinacyjnych w języku VHDL
Behawioralne i strukturalne projektowanie w języku VHDL regularnych układów sekwencyjnych oraz ich
fizyczna implementacja w strukturach FPGA
5) Behawioralne i strukturalne projektowanie w języku VHDL automatów oraz ich fizyczna implementacja w
FPGA.
6) Projektowanie procesorów dedykowanych sygnałowych i programowalnych w języku VHDL i ich fizyczna
implementacja w FPGA
7) Współczesne soft procesory standardowe (przykłady: PicoBlaze, MicroBlaze) implementowane w FPGA,
organizacja pamięci, magistrale.
8) Urządzenia we/wy i interfejsy standardowe stosowane w systemach wbudowanych: ADC, DAC, czujniki,
elementy wykonawcze i inne
9) Magistrale i interfejsy: EIA-232, USB, I2C, CAN, komunikacja bezprzewodowa, bloki interfejsów w FPGA
10) Technologie, implementacje i zużycie energii: struktury układów FPGA, LUT, CLB, EAB, LAB, PSoC, IOE,
interfejsy, zastosowanie JTAG
11) Testowanie systemu wbudowanego, przygotowanie dokumentacji systemu wbudowanego, automatyzacja
procesu dokumentowania
12) Układy FPGA w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów
13) Przykłady zastosowania FPGA do sprzetwarzania strumienia wideo
14) Integracja układów FPGA w projektowanych systemach sterowania
1)
2)
3)
4)
Zajęcia laboratoryjne
15) Laboratoria składają się z ćwiczeń (10 ćwiczeń) i projektu (5 zajęć poświęconych na stworzenie własnego
systemu cyfrowego).
16) Ćwiczenia wykonywane są indywidualnie.
17) Ćwiczenia odbywają się w salach laboratoryjnych i zaliczane są pod koniec zajęć.
18) Ćwiczenia prezentują zagadnienia dotyczące: projektowania, testowania i implementacji systemów cyfrowych
kombinacyjnych, sekwencyjnych, projektowania i programowania systemów wbydowanych, systemów SoC,
wykorzytaniu układów FPGA w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów.
19) Projekt przygotowywany jest indywidualnie lub zespołowo. Tematyka projektu jest ściśle związana z tematyką
wykładów. Projekty kilkuosobowe maja mieć na celu naukę pracy zespołowej studentów, podział problemu na
podzadania. Praktyczną naukę pracy zespołowej, komunikacji pomiędzy zespołami oraz gruntowne testowanie
aplikacji wraz z dokumentacją.
20) Do zaliczenia zajęć potrzebne jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń, oraz oddanie i zaliczenie projektu w
wyznaczonym przez prowadzącego terminie.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1) Mark Zwoliński, Projektowanie układów cyfrowych z wykorzystaniem języka VHDL
22. Literatura uzupełniająca:
2)
3)
4)
5)
6)
M. Nowakowski, PicoBlaze. Mikroprocesor w FPGA, Wyd. BTC, 2009.
A. Urbaniak, Systemy wbudowane, http://wazniak.mimuw.edu.pl.
Xilinx ISE WebPack: http://www.xilinx.com/tools/webpack.htm.
Xilinx University Program: http://www.xilinx.com/university/index.htm.
Xilinx ISE Design Suite: Intellectual Property: http://www.xilinx.com/ipcenter/index.htm.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
10/0
Suma godzin
40/20
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
15/0
0/0
15/20
24. Suma wszystkich godzin: 60
25. Liczba punktów ECTS:2 2
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 1
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 1
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 25-30 godzin.