programowalne układy elektroniczne

Politechnika Opolska
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Karta Opisu Przedmiotu
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Poziom studiów
Specjalność
Forma studiów
Semestr studiów
ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA
Ogólnoakademicki
Studia pierwszego stopnia
Nazwa przedmiotu
PROGRAMOWALNE UKŁADY ELEKTRONICZNE
Studia stacjonarne
VI
Nauki podst. (T/N)
N
Subject Title
Programmable electronic systems
ECTS (pkt.)
Tryb zaliczenia przedmiotu
Kod przedmiotu
4
Egzamin
Nazwy
Układy elektroniczne I i II, Technika cyfrowa I i II, Przetwarzanie
przedmiotów
sygnałów, Teoria obwodów, Technologie układów scalonych
1. Ma wiedzę dotyczącą układów elektronicznych i techniki cyfrowej.
Wiedza
2. Ma wiedzą dotyczącą technologii układów scalonych .
Wymagania
wstępne w
zakresie
przedmiotu
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
1. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych
źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich
interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać
opinie.
2. Potrafi zaprojektować cyfrowy układ elektroniczny w oparciu o
standardowe układy cyfrowe TTL/CMOS.
1. Potrafi współdziałać i pracować w grupie.
Program przedmiotu
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
Liczba godzin zajęć w
semestrze
30
30
Prowadzący zajęcia
(tytuł/stopień naukowy, imię i nazwisko)
dr inż. Sławomir Pluta
dr inż. Sławomir Pluta
Treści kształcenia
5.
Sposób realizacji środkami audiowizualnymi
Tematyka zajęć
Struktura PLD. Budowa podstawowych struktur PLD i CPLD, układy
jednomacierzowe, wielomacierzowe, układy komórkowe. Podstawowe właściwości
elektryczne układów PLD: technologie programowania, zasilania, standardy
logiczne, elektryczne właściwości i parametry wyprowadzeń.
Klasyfikacja struktur PLD: PLA, PAL, GAL, EPLD. Rodzina układów CPLD firmy
Altera. Charakterystyczne cechy układów CPLD na przykładzie układów z rodziny
MAX7000 (Altera).
Struktury FPGA. Rodzina układów FPGA firmy Xilinx. Podsumowanie własności
układów FPGA , porównanie układów CPLD i FPGA.
Synteza układów kombinacyjnych: Algebra Boole’a. Przekształcanie wyrażeń
boolowskich. Minimalizacja funkcji boolowskich.
Synteza układów sekwencyjnych. Pojęcie automatu skończonego. Minimalizacja
liczby stanów. Problem kodowania stanów wewnętrznych. Synchroniczne układy
sekwencyjne. Synteza układów synchronicznych. Układy asynchroniczne.
6.
Metody komputerowe syntezy układów logicznych. Metoda Espresso. Synteza
wielopoziomowa. Dekompozycja funkcji boolowskich.
Wykład
Lp.
1.
2.
3.
4.
Liczba godzin
2
4
4
2
4
2
7.
8.
9.
10.
11.
Komputerowe systemy projektowania. Zasady opisu sprzętu. Języki specyfikacji
typu HDL i Schematic Capture.
Zapoznanie się ze strukturą logiczną i działaniem systemów komputerowego
wspomagania syntezy układów cyfrowych na przykładzie kompilatora uniwersalnego PLDShell. Język PLDAsm.
Tendencje rozwojowe w technice układów programowalnych :IP-core, SoC, PSoC,
nowoczesne architektury logiczne wyposażone w pamięci, specjalizowane
wirtualne bloki CPU, DSP itp.
Zapoznanie się ze strukturą logiczną i działaniem systemów komputerowego
wspomagania syntezy układów cyfrowych na przykładzie specjalizowanego
systemu CAE - QUARTUS (ALTERA).
Techniki programowania układów PLD, CPLD i FPGA. Demonstracja różnych
środowisk programowania układów PLD.
Liczba godzin zajęć w semestrze
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Egzamin pisemny
efektów kształcenia
Laboratorium
Lp.
2
2
2
4
2
30
Praca przy komputerach, specjalistyczne
oprogramowanie CAE, sprzętowe platformy PLD/FPGA
Tematyka zajęć
Liczba godzin
Sposób realizacji
1.
Projekt układu dekodera wyświetlacza 7-segmentowego (oprogramowanie
PLDShell ,układ GAL22V10, programator XELTEK).
2
2.
Projekt układu układu licznika 16 bitowego (oprogramowanie PLDShell ,układ
GAL22V10, programator XELTEK).
2
3.
Projekt układu układu detektora sekwencji bitów (oprogramowanie PLDShell
,układ GAL22V10, programator XELTEK).
Projekt sumatora dwóch słów czterobitowych zapisujący wynik jako słowo
pięciobitowe i dekoder kodu binarnego pięciobitowego na kod wyświetlacza 7segmentowego (oprogramowanie Altera Max II Plus, platforma sprzętowa z
układem Altera MAX7000).
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Projekt programowanego dzielnika częstotliwości z wyświetlaniem wyniku
(oprogramowanie Altera Max II Plus, platforma sprzętowa z układem Altera
FLEX10K).
Projekt detektora sekwencji bitów (oprogramowanie Altera Max II Plus, platforma
sprzętowa z układem Altera FLEX10K).
Realizacja układów transmisji danych z kodowaniem AMI , platforma sprzętowa z
układem Altera FLEX10K, MAX7000.
Realizacja układu transmisji danych z kodowaniem Manchester, platforma
sprzętowa z układem Altera FLEX10K, MAX7000,oprogramowanie Altera Max II
Plus.
Realizacja licznika rewersyjnego z wykorzystaniem języka AHDL,oprogramowanie
Altera Quartus, platforma sprzętowa z układem Altera FLEX10K, MAX7000.
Realizacja detektora wykrywającego sekwencję ciągu bitów z wykorzystaniem
opisu automatu Moore’a w formie grafu,oprogramowanie Altera Quartus, platforma
sprzętowa z układem Altera FLEX10K, MAX7000.
2
2
2
2
4
4
2
2
Realizacja układu stopera zakres 99,999 s, przyciski start, stop, reset, zestaw
ewaluacyjny LiveDesign firmy Altium z układem FPGA Altera Cyclone
EP1C12F324C8 oraz oprogramowanie Quartus Altera.
4
Zajęcia organizacyjne i odróbcze.
12.
2
Liczba godzin zajęć w semestrze
30
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Na podstawie ocen cząstkowych uzyskanych za poszczególne zajęcia
oraz opracowanie sprawozdania laboratoryjnego.
efektów kształcenia
1. Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w
zakresie zasad działania elementów elektronicznych (w tym
programowalnych elementów elektronicznych) (w,l).
11.
Wiedza
Efekty kształcenia dla
przedmiotu - po
zakończonym cyklu
kształcenia
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
2. Zna i rozumie metodykę projektowania programowalnych
układów elektronicznych oraz systemów elektronicznych, a
także metody i techniki wykorzystywane w projektowaniu, w
tym metody sztucznej inteligencji; zna języki opisu sprzętu i
komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji układów
i systemów (w,l).
1. Potrafi zbudować, uruchomić oraz przetestować
zaprojektowany programowalny układ elektroniczny (l).
2. Potrafi sformułować specyfikację prostych systemów
elektronicznych na poziomie realizowanych funkcji, także z
wykorzystaniem języków opisu sprzętu dla potrzeb
programowalnych układów elektronicznych (w,l).
3. Potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania
inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie
wyników realizacji tego zadania (l)
4. Potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami
programistycznymi, symulatorami oraz narzędziami
komputerowo wspomaganego projektowania do symulacji,
projektowania i weryfikacji programowalnych układów
elektronicznych (w,l).
1. Ma świadomość ważności oraz rozumie pozatechniczne
aspekty i skutki działalności inżyniera-elektronika, a także
związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje
(w,l).
Metody dydaktyczne:
Wykład środkami audiowizualnymi. Dyskusja dydaktyczna w ramach wykładu i laboratorium. Konsultacje.
Forma i warunki zaliczenia przedmiotu:
Laboratorium: Opracowanie sprawozdania i praktyczna realizacja zadań laboratoryjnych, obecność na
zajęciach. Wykład: Pozytywna ocena egzaminu (uzyskanie co najmniej 51% odpowiedzi na pytania),
uzyskanie zaliczenia z laboratorium.
Literatura podstawowa:
[1] ŁUBA T., JASIŃSKI K., ZWIERZCHOWSKI B.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i
FPGA. WKŁ, 1997.
[2] ŁUBA T., ZBIERZCHOWSKI B.: Komputerowe projektowanie układów cyfrowych. WKŁ, 2000.
[3] PASIERBIŃSKI J., ZBYSIŃSKI P.: Układy programowalne w praktyce. WKŁ, 2001.
[4] WRONA W.: VHDL-język opisu i projektowania układów cyfrowych. Wydawnictwo Pracowni
Komputerowej Jacka Skalmierskiego, 2000.
[5] ZBYSIŃSKI P., PASIERBIŃSKI J.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i FPGA. Układy
programowalne: pierwsze kroki. Wyd. BTC, 2002.
Literatura uzupełniająca:
[1] ŁUBA T.: Synteza układów cyfrowych. WKŁ, 2003.
[2] KALISZ J.: Język VHDL w praktyce. WKŁ, 2002.
______________
* niewłaściwe przekreślić
…………………………………………………..
……………………………………………………….
(kierownik jednostki organizacyjnej/bezpośredni przełożony:
(Dziekan Wydziału
pieczęć/podpis
pieczęć/podpis)