450-4072/02 – 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 výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KAS73 Ing. Vladimír Kašík, 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 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD K angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD K angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD K angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0988A060002) Biomedicínské inženýrství MZD K angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - mgr. 2024/2025 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2023/2024 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2022/2023 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.