450-2054/02 – Hardwarové platformy II (HWP II)

Cílem první poloviny předmětu je seznámit studenty s průmyslovými řídicími systémy na bázi mikroprocesorů používanými v automatizaci. Zejména se jedná o zařízení pro řízení v reálném čase a pro realizaci rozhraní člověk-stroj. V předmětu se studenti seznámí s programovatelnými automaty, operátorskými panely a počítačovými vizualizačními systémy. Po absolvování budou schopni vytvořit základní řídicí aplikaci v programovatelném automatu a základní vizualizační rozhraní. V části programovatelných logických obvodů je cílem předmětu seznámit studenty s technikami pro HW řešení logických funkcí na platformě programovatelných obvodů FPGA a CPLD. Jednotlivá témata výuky poskytují studentům nepostradatelný základ pro správné pochopení návrhových postupů při implementaci vlastní logiky do těchto obvodů. Studenti tak budou lépe rozumět odlišnosti HW a SW řešení logických funkcí a algoritmů, umět vysvětlit jejich výhody a nevýhody. Po absolvování předmětu jsou studenti schopni zvolit pro řešený úkol vhodné vývojové prostředky, provést návrh a implementaci jednoduchých kombinačních a sekvenčních logických funkcí na základě zadaných požadavků. Tento návrh jsou studenti schopni zadat ve formě schématu a především popisem v jazyce VHDL. Následně jsou schopni logický návrh odladit v logickém simulátoru.

V současném průmyslu je využívána celá řada technických prostředků, které jsou založeny na výpočetní technice a informačních systémech. V oblasti řízení v reálném čase mezi tyto systémy patří zejména programovatelné automaty a jejich různé varianty, systémy pro realizaci rozhraní člověk-stroj, ať už na bázi operátorských panelů nebo počítačových vizualizačních pracovišť. Typickou aplikací těchto systémů v průmyslu je pak realizace řízení pomocí programovatelného automatu a vytvoření uživatelského rozhraní např. pomocí počítačového vizualizačního pracoviště. Základním záměrem předmětu je demonstrovat studentům, jak takový řídicí a informační systém navrhnout a realizovat. V části programovatelných logických obvodů se předmět zabývá technikou programovatelných logických součástek, především typu FPGA a CPLD. Jedná se o technologii, která má i do budoucna nezastupitelnou roli ve stále se rozvíjejícím digitálním světě. Na několika typických představitelích je popsána vnitřní architektura těchto součástek. Do návrhových technik je zařazen popis obvodů pomocí schématu a jazyka VHDL. Zvláštní pozornost je věnována rozdílům v návrhových postupech ve srovnání s obecnými logickými obvody malé a střední hustoty integrace. V praktické části se studenti seznámí s vývojovým prostředím pro návrh, simulaci a implementaci projektu. Zároveň si experimentálně ověří dosažené výsledky na vývojových deskách.

PARNELL, Karen and Nick MEHTA. Programmable Logic Design Quick Start Handbook. 4th ed. [s.l.]: Xilinx Inc., 2003. 225 s. ASHENDEN, Peter J. The Designer's Guide to VHDL. San Francisco(USA): Morgan Kaufmann Publishers, 1999. 688 s. ISBN 1-55860-270-4. ŠŤASTNÝ, J.: FPGA prakticky: Realizace číslicových systémů pro programovatelná hradlová pole. 1. vydání. Praha: BEN – technická literatura. 2010. 200 s. ISBN 978-80-7300-261-9. KAMEL, K; KAMEL, E. Programmable Logic Controllers. McGraw-Hill Education, 2014. ISBN 978-0-07-181045-6.

Průběžná kontrola studia: Studenti během semestru pracují na dvou samostatných projektech na vybrané téma. Postup prací bude průběžně kontrolován. Podmínky udělení zápočtu: Podmínkou udělení zápočtu je předvedení funkčnosti aplikací řešených v rámci samostatných projektů a odevzdání protokolů k těmto projektům.