450-4072/02 – Prostředky číslicové techniky (PČT)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Vladimír Kašík, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Vladimír Kašík, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Seznámit studenty s vnitřní stavbou elektronických přístrojů, zejména s funkcí a vlastnostmi použitých číslicových obvodů. Studenti by měli také porozumět principům číslicové komunikace přístrojů s okolím, řešení diskrétních vstupů/výstupů a způsobu využití paměťových médií pro uchovávání dat. Studenti by současně neměli zapomínat také na problematiku realizace, spolehlivosti a EMC.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Kurz seznamuje studenty se standardními číslicovými obvody a prostředky pro zpracování číslicového signálu v elektronických přístrojích. Základem je rozbor základních typů kombinačních a sekvenčních logických obvodů, základní způsoby popisu jejich funkce a jejich realizace. Rozebrány jsou způsoby přenosu, zpracování a uchování dat. Samostatně jsou vysvětleny prvky vstupu/výstupu pro styk s obsluhou.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
-Matoušek D.: Číslicová technika. BEN – technická literatura, 2002. ISBN: 978-80-7300-025-7.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia: 3 testy průběžné kontroly Podmínky udělení zápočtu: Student je klasifikován na základě 3 testů za 0-10 bodů. Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je účast ve výuce a dosažení min. 10 bodů z testů, max. lze získat 30 bodů. Zkouška - Písemná část - závěrečný test - 30 - 60 bodů. Ústní část 5 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/.
Další požadavky na studenta
Podmínkou udělení zápočtu je také 80% účast ve výuce.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Digitální technika v biomedicíně. Nároky na výpočetní výkon z pohledu moderních vědeckých přístrojů a vybavení nemocnic: spektrometry, odstředivky, analyzátory bílkovin, ovládaná lůžka, chirurgické přístroje, radioterapeutické stoly a endoskopy.
2. Funkční bezpečnost číslicové bioelektroniky. Standard IEC 61508. Technologie ASIC, ASSP, PLD. Opětovné použití společné hardwarové platformy.
3. Rozdíly mezi hardwarovým a softwarovým řešením algoritmů. Seznámení se s obecnou strukturou FPGA. Využití v diagnostických a terapeutických přístrojích.
4. Datové komunikační standardy v biomedicínské přístrojové technice. Bezdrátová komunikace IEEE 802.15.4. Komunikační standardy architektur SoC.
5. Linkové kódy pro přenos digitálního signálu. Kód NRZ, RZ, Manchester. Kód 8/10.
6. Architektury biomedicínských elektronických přístrojů. Zapouzdřená, modulární a přenosná zařízení.
7. Polovodičové paměti vestavěných biomedicínských systémů. Paměti v architekturách FPGA, SoC. Vliv organizace paměti na datovou propustnost a výpočetní výkon. Paměťová rozhraní používaná procesory digitálních signálů.
8. Vstupní prostředky bioelektroniky pro styk s uživatelem. Maticová klávesnice, analogové a číslicové ošetření zákmitů kontaktů, rotační kodér.
9. Zobrazovací segmenty a displeje LED, digitální LED, LCD displeje a jejich ovládání, grafické zobrazovací moduly.
10. Aktuátory v biomedicíně. Krokové motory a jejich řízení.
11. Základy diagnostiky číslicových elektronických obvodů, přístroje a metody. Analyzátor sériových sběrnic. Uživatelsky definovaný analyzátor s obvodem FPGA.
12. Napájení číslicových elektronických obvodů, zásady pro rozvod napájecích signálů, stínění, odrušovací filtry, zásady pro práci s ESD. Datové listy součástek.
13. Problematika EMC v biomedicínské přístrojové technice. Rušení v logických obvodech: rušení vnějším polem. Přeslechy mezi vodiči. Rušení do nepoužitých vstupů. Rušení ze sítě.
14. Rezerva. Ukázka mikroprocesorového systému v FPGA. Otázky a odpovědi.
Laboratoře:
1. Školení bezpečnosti v laboratoři. Ukázka digitální techniky na architektuře SoC.
2. Návrh číslicových funkčních jednotek v log. simulátoru na PC.
3. Návrh a simulace komplexního logického systému.
4. Návrh vysílače a přijímače synchronní sériové komunikace s uživatelským rámcem zprávy.
5. Test průběžné kontroly. Vývojové prostředí Xilinx Vivado: První příklady pro ovládání vstupu a výstupu vývojové desky s SoC.
6. Příklad projektu v prostředí Xilinx Vivado: Práce s pamětí a sběrnicemi. Ovládání digitální RGB diody.
7. Příklad projektu v prostředí Xilinx Vivado: Blokový návrh. Multiplexovaný LED displej.
8. Příklad projektu v prostředí Xilinx Vivado: Práce s analogovým vstupem a výstupem.
9. Samostatná úloha 1: Vyhodnocení měřeného digitalizovaného signálu s výstupem na displej.
10. Pokračování na samostatné úloze 1.
11. Test průběžné kontroly. Vyhodnocení samostatné úlohy 1.
12. Příklad projektu v prostředí Xilinx Vivado: Bezdrátový přenos dat do bioelektronického embedded systému.
13. Rozbor zapojení pro řízení krokového motoru. Demonstrační úloha.
14. Test průběžné kontroly. Udělení zápočtu.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.