455-0304/01 – Programování hradlových polí (PHP)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity4
Garant předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KAS73 Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 2+2
kombinovaná Klasifikovaný zápočet 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními prostředky pro návrh a realizaci složitých logických obvodů. Náplň výuky koresponduje s požadavky na vysokou hustotu integrace, obvodovou rychlost, nízkou energetickou spotřebu a spolehlivost logických obvodů. Po absolvování předmětu jsou studenti schopni zvolit pro řešený úkol vhodné vývojové prostředky a provést návrh a implementaci kombinačních a sekvenčních logických funkcí na základě zadaných požadavků. Následně jsou schopni logický návrh odladit v logickém simulátoru. Vstupní návrh přitom zadávají ve formě schématu, stavového diagramu nebo popisu v jazyce VHDL.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět se zabývá technikou návrhu programovatelných logických součástek, především typu FPGA a CPLD. Na několika představitelích je popsána vnitřní architektura těchto součástek. Do návrhových technik je zařazen popis obvodů pomocí schématu, stavového diagramu i jazyka VHDL. Zvláštní pozornost je věnována některým specifickým aspektům použitých technik: synchronní návrh, inkrementální návrh, hierarchické struktury návrhu, a další. Na cvičeních se studenti seznámí s vývojovým prostředím pro návrh, simulaci a implementaci projektu. Zároveň si průběžně experimentálně ověří dosažené výsledky na vývojových deskách s obvody FPGA.

Povinná literatura:

Líška, M. - Šulo, V - Strelec, J.: Programovatelná logická pole. Praha, Grada a.s., 1993, ISBN: 80-85623-26-9. The Programmable Logic Databook , Xilinx Inc., 1999. Bernard, J.B. - Hugon, J. - Le Corvec, R.: Od logických obvodů k mikroprocesorům. SNTL, Praha, 1988. Berge, J.: VHDL Designer's Reference. Dordrecht, Kluwer Academic, 1992. Mirkowski, J. - Kapustka,M. - Skowroński, Z. - Biniszkiewicz, A.: EVITA Interactive VHDL Tutorial REV.2.1. Henderson, ALDEC, Inc., 1998.

Doporučená literatura:

Kašík,V.:Programování hradlových polí. Sylaby na WWW stránkách katedry,2002

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: 1 test průběžné kontroly a 1 samostatný projekt Podmínky udělení zápočtu: Student je klasifikován na základě dvou testů, každý za 0-5 bodů, a samostatného projektu za 0-30 bodů. Závěrečný zápočtový test: teoretická část 0-30 bodů, praktická část 0-30 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Základní funkční bloky v logických obvodech. Programovatelné logické obvody PAL, GAL, FPGA, CPLD. Srovnání HW a SW realizace logických funkcí. 2. Architektura programovatelných obvodů FPGA. Řada Xilinx Spartan 3. 3. Způsoby návrhu FPGA a CPLD. Jazyk VHDL pro popis logických struktur. Základní návrhové jednotky, entita, architektura, signál, datové typy. 4. Souběžné příkazy v jazyce VHDL. Souběžné přiřazení, multiplexor, zpoždění. 5. Sekvenční příkazy v jazyce VHDL. Proces, proměnná, synchronizace. Atributy signálů. 6. Strukturální návrh v jazyce VHDL. Hierarchický návrh číslicového systému. 7. Stavové automaty a jejich implementace v FPGA. 8. Implementace pamětí v FPGA. Bloková a distribuovaná paměť, vícebránové paměti. 9. Funkce, procedury a knihovní balíky ve VHDL. 10. Návrh a použití IP maker. Core Generator, EDK. 11. Specifické prvky architektur FPGA. DCM, HW násobičky. DSP algoritmy v FPGA. 12. Přechodné děje v logických systémech. Synchronní a asynchronní návrh. Hazardy a jejich eliminace. 13. Podpůrné obvody pro realizaci logického systému s FPGA. Obvody pro napájení a styk s okolím. Laboratoře: 1. Seznámení s obsahem cvičení a podmínkami pro zápočet. Úvod do vývojového prostředí Xilinx ISE. Spartan3 Starter Kit. Projekt „světelný had“. 2. Vývojové prostředí Xilinx ISE: Project navigator, schématický návrh, editor VHDL, PACE. Syntéza a implementace návrhu. 3. Příklad kombinačního logického obvodu: aritmetická jednotka. Zadání samostatné úlohy. 4. Synchronní návrh logických systémů, připojení hodinového signálu, oddělovač GBUF. 5. Test č.1: Programovatelná hradlová pole - základní pojmy, využití, architektura FPGA. Příklady sekvenčních obvodů. 6. Xilinx ISE: Hierarchická struktura návrhu, sběrnice, logický simulátor, implementace návrhu. časová simulace, časová analýza. 7. Implementace stavového automatu v FPGA. Pokračování na samostatné úloze. 8. Xilinx ISE: Implementace sériového rozhraní v FPGA. 9. Pokračování na samostatné úloze. 10. Pokračování na samostatné úloze. 11. Test č.2: Konstrukce jazyka VHDL. Pokračování na samostatné úloze. 12. Pokračování na samostatné úloze. Implementace a ladění projektu na vývojové desce. 13. Seminář: Odevzdání a obhájení samostatného projektu, udělení zápočtu.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Klasifikovaný zápočet Klasifikovaný zápočet 100 (100) 0
        Písemka Písemka 70  0
        Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 30  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 5 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 5 volitelný odborný stu. plán
2005/2006 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 5 volitelný odborný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 5 volitelný odborný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku