430-4140/01 – Digitální systémy s FPGA (DSF)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Martin Sobek, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Martin Sobek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2024/2025 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Po absolvování předmětu student umí definovat základní požadavky na digitální systémy v široké oblasti aplikované elektroniky, zejména pro aplikace řízení výkonových měničů a také zpracování dat v systémech pracujícím v reálném čase. Umí samostatně realizovat návrh digitálního systému v některém z HDL a tento implementovat do programovatelných hradlových polí. Získané poznatky tvoří součást znalostí inženýra se zaměřením na oblast aplikované elektroniky.
Vyučovací metody
Přednášky
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět rozvíjí základní poznatky z číslicové techniky a logických obvodů. Zaměřuje analýzu číslicových sytému a jejich popis pomocí HDL. Zabývá se problematikou návrhu jednotlivých částí digitálního systému pro aplikace v průmyslové i komerční elektronice. Vlastnosti digitálního systému jsou prezentovány na jednoduchých příkladech, které umožnují proniknout do oboru návrhu a popisu systému za pomocí HDL.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrolní testy č.1 a č.2.
Podmínky udělení zápočtu:
Účast na laboratorní výuce (100 %).
Odevzdání protokolů z měření.
Absolvování všech kontrolních testů v řádném termínu.
Získání minimálně 25 bodů.
Bodové hodnocení cvičení – maximálně 40 bodů, test T1 - max. 10 bodů, test T2 - max. 10 bodů, laboratorní úlohy - max. 20 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Digitální systémy, základní požadavky na číslicový systém, význam a použití programovatelných hradlových polí.
Přehled způsobů popisu digitálních obvodů, přehled jazyků HDL, přehled vývojových prostředí a syntetizátorů.
Základy syntaxe jazyka Verilog a SystemVerilog, srovnání s jazykem VHDL. Jednotky a konstrukční typy, moduly a jejich brány.
Verilog – Propojení a proměnné, skalární a vektorové signály, datové typy, výrazy a operátory.
Verilog - Přiřazovací příkazy, procedurální kód, rozhodovací příkazy, smyčky, modelovaní a inicializace paměťových prvků.
Verilog – strukturální styl popisu systému, vytvářeni hierarchických modelů.
Verilog - pokročilé prvky jazyka SystemVerilog, datové struktury, uniony, rozhraní.
Verilog - ověření funkce a testování, nastavení a řízení simulace, časová analýza.
Programovatelná hradlová pole – princip činnosti, IO piny a jejich vlastnosti, hodinové signály – oscilátory, konfigurace obvodů, programovací prostředky, konstrukční zásady.
Analogový výstup, digitální modulace, PWM, Sigma-Delta.
Stavové automaty, pokročilé sekvenční obvody.
IP, OpenCores a hardware s FPGA.
Základy jazyka VHDL, syntaxe, datové typy a signály
Laboratoře:
Úvod do problematiky digitálního návrhu, seznámení se s vývojovými prostředky.
Kombinační logické obvody – procvičení syntaxe a základních konstrukcí jazyka Verilog
Laboratorní úloha – úplná sčítačka, řešení včetně testování
Sekvenční logické obvody – způsoby zápisu chování obvodu, procesy a funkce
Laboratorní úloha – čítač
Test č. 1 - Ověření znalostí prvního části přednášek a cvičení.
Analogový výstup – digitální modulace, generování signálů PWM a další
Laboratorní úloha – sigma-delta modulátor
Stavové automaty – UART, I2C, komunikace s MCU
Laboratorní úloha – Aplikace UART a I2C sběrnice
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.