450-4072/01 – Prostředky číslicové techniky (PČT)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity4
Garant předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KAS73 Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
KIJ018 Ing. Jan Kijonka, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 0+16

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:

-Diviš,Z.-Chmelíková,Z.-Zdrálek,J.Logické obvody. VŠB - TU Ostrava, 1999 -Brtník, B.: Číslicové systémy. BEN - technická literatura, 2011. ISBN 978-80-7300-407-1.

Doporučená literatura:

-Matoušek D.: Číslicová technika. BEN – technická literatura, 2002. ISBN: 978-80-7300-025-7.

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

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 10
                Test Písemka 10  0
                Test 1 Písemka 10  0
                Test 2 Písemka 10  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 35 3
                Písemná zkouška Písemná zkouška 60  30
                Ústní zkouška Ústní zkouška 10  5
Rozsah povinné účasti: Podmínkou udělení zápočtu je také 80% účast ve výuce.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2024/2025 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0988A060001) Biomedicínské inženýrství MZD K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2023/2024 zimní
2022/2023 zimní
2021/2022 zimní
2020/2021 zimní
2019/2020 zimní