Popis předmětu - A0B38APH

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
A0B38APH Aplikace programovatelných hradlových polí
Role:V Rozsah výuky:1P+3L
Katedra:13138 Jazyk výuky:CS
Garanti:Sedláček R. Zakončení:KZ
Přednášející:Sedláček R. Kreditů:5
Cvičící:Sedláček R. Semestr:Z

Anotace:

Po stručném seznámení s technologií a strukturou programovatelných součástek (především CPLD a FPGA) jsou přednášky orientovány na seznámení se s jazykem VHDL a jeho využitím pro simulaci a syntézu číslicových obvodů. Laboratorní cvičení jsou zaměřena na získání praktických poznatků o možnostech využití CPLD a FPGA, na praktické využití SW prostředků pro návrh a simulaci a na implementaci jednoduchých funkčních bloků. Druhá část cvičení je věnována implementaci rozsáhlejšího projektu, v němž je na čipu FPGA realizováno kompletní zařízení (system on the chip). Je možné zvolit jeden z nabízených projektů nebo realizovat vlastní projekt (a to i skupinový). Pro výuku jsou k dispozci vývojové desky s FPGA DE10-Standard

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: A0B38APH

Cíle studia:

Cílem studia je naučit studenty porozumět obvodům FPGA z hlediska jejich vnitřní struktury. Studenti se naučí programovat FPGA ove VHDL a získají základní znalosti o návrhu tzv. systému na čipu (SoC). Rovněž se seznámí s typickými možnostmi využití obvodů FPGA v praxi.

Obsah:

1. Programovatelné součástky, historie a současnost.
2. Úvod do jazyka VHDL, návrhové jednotky.
3. Zápis čísel znaků a řetězců.
4. Základní datové typy a operátory.
5. Základní objekty - konstanty, proměnné, signály.
6. Paralelní a sekvenční doména.
7. Implementace stavových automatů.
8. Standardní knihovny, LPM knihovna a jejich použití.
9. Procedury a funkce.
10. Návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.
11. Nástroje a metody pro simulaci.
12. Speciální vnitřní struktury (RAM, PLL, násobičky) a jejich využití.
13. Tvorba uživatelských knihoven.
14. Implementace SoC využívající vestavěný procesor NIOS II .

Osnovy přednášek:

1. Programovatelné součástky, historie a současnost.
2. Úvod do jazyka VHDL, návrhové jednotky.
3. Zápis čísel znaků a řetězců.
4. Základní datové typy a operátory.
5. Základní objekty - konstanty, proměnné, signály.
6. Paralelní a sekvenční doména.
7. Implementace stavových automatů.
8. Standardní knihovny, LPM knihovna a jejich použití.
9. Procedury a funkce.
10. Návrh kombinačních a sekvenčních obvodů.
11. Nástroje a metody pro simulaci.
12. Speciální vnitřní struktury (RAM, PLL, násobičky) a jejich využití.
13. Tvorba uživatelských knihoven.
14. Implementace SoC využívající vestavěný procesor NIOS II .

Osnovy cvičení:

1. Úvod do QUARTUS II, úvodní projekt
2. Logické a aritmetické funkce ve VHDL, programování v paralelní doméně.
3. Programování v sekvenční doméně - procesy, klopné obvody a čítače.
4. Navrh simulace pomocí testovacích vektorů a zkušebních testbench v prostředí ModelSim.
5. Stavové automaty - varianty implementace VHDL.
6. Využití interní RAM v projektech.
7. Využití externí RAM v projektech.
8. Návrh SoC založený na NIOS II - příklad I.
9. Návrh SoC založený na NIOS II - příklad II.
10. Práce na implementaci projektu.
11. Práce na implementaci projektu.
12. Práce na implementaci projektu.
13. Práce na implementaci projektu.
14. Závěrečná prezentace projektu, hodnocení, klasifikovaný zápočet.

Literatura:

1. Pedroni, V.A.: Digital Electronics and Design with VHDL. Morgan Kaufmann 2008, ISBN: 978-0123742704
2. Ashenden, P. J.: The Designer's guide to VHDL. Morgan Kaufmann 2008. ISBN: 978-0-12-088785-9.

Požadavky:

Základní znalosti booleovské algebry, základních logických obvodů a programování v jazyce C

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A0B38APH

Klíčová slova:

jazyk VHDL, FPGA obvody, programování, návrh a syntéza logických obvodů

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPOI1 Počítačové systémy V
BPOI_BO Před zařazením do oboru V
BPOI3 Softwarové systémy V
BPOI2 Informatika a počítačové vědy V
BPKYR1 Robotika V
BPKYR_BO Před zařazením do oboru V
BPKYR3 Systémy a řízení V
BPKYR2 Senzory a přístrojová technika V
BPKME1 Komunikační technika V
BPKME5 Komunikace a elektronika V
BPKME_BO Před zařazením do oboru V
BPKME4 Síťové a informační technologie V
BPKME3 Aplikovaná elektronika V
BPKME2 Multimediální technika V
BPEEM1 Aplikovaná elektrotechnika V
BPEEM_BO Před zařazením do oboru V
BPEEM2 Elektrotechnika a management V
BMI(ECTS) Manažerská informatika V
BWM(ECTS) Web a multimedia V
BIS(ECTS) Inteligentní systémy (bakalářský, dobíhající pro nástupní ročníky před 2013) V
BSI(ECTS) Softwarové inženýrství V


Stránka vytvořena 27.7.2021 11:51:47, semestry: L/2021-2, L/2020-1, Z,L/2022-3, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.