..

Układy cyfrowe i systemy wbudowane
 
Kod kursu:
 INEK00017 (I.)
 INEK00020 (II.)
 Autor przedmiotu: dr inż. Jarosław Sugier
 Zespół dydaktyczny: 

 dr inż. Dariusz Caban
 dr inż. Jacek Mazurkiewicz

 

 


 

Wymiar godzin
(tygodniowo)
WykładĆwiczeniaLaboratoriumProjektSeminarium
1 (I.)
 1 (II.)
03 (I.)2 (II.)0

 

 


Poprawka piątek 7.07
>>WYNIKI<<

 

 

Opis kursu:

 

(I.) Wykład jest poświęcony technicznym aspektom implementacji układów logicznych, w szcególności wykorzystaniu w tym celu programowalnych struktur logicznych. Podczas zajęć laboratoryjnych przy użyciu specjalistycznego oprogramowania studenci projektują układy cyfrowe z wykorzystaniem programowalnych elementów logicznych.
 
 (II.)Przedmiot zapoznaje słuchacza z programowalnymi układami CPLD i FPGA oraz procesem projektowania układów cyfrowych przy użyciu współczesnych systemów komputerowych. Tematyka wykładu obejmuje przede wszystkim architektury i technologie programowania układów FPGA, opis procesu projektowania, metody i algorytmy odwzorowania, alokacji zasobów logicznych oraz wytyczania połączeń programowalnych. W trakcie zajęć projektowych słuchacze przygotowują projekt układu cyfrowego z wykorzystaniem struktur FPGA oraz specjalistycznego oprogramowania. Poprawność projektu jest weryfikowana sprzętowo na stanowisku badawczym.

 

 

Zawartość tematyczna wykładu:

 

Układy cyfrowe i systemy wbudowane 1

  • Parametry układów cyfrowych
  • Charakterystyki dynamiczne elementów cyfrowych
  • Rodziny cyfrowych układów scalonych
  • Struktury podstawowych elementów cyfrowych w technologii CMOS
  • Technologie ASIC (przegląd)
  • Programowalne struktury logiczne PLD (technologie, struktury)
  • Struktury i programowanie złożonych ukadów PLD (CPLD)
  • Architektury układów CPLD na przykładzie rodziny XC9500
  • Język VHDL: specyfikacja, symulacja i synteza projektów cyfrowych

 

 

Układy cyfrowe i systemy wbudowane 2

  • Układy FPGA: klasyfikacja, technologie programowania, architektury
  • Układy FPGA Xilinx: rodziny Virtex, Spartan3
  • Proces projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem FPGA
  • Komputerowe przetwarzanie informacji projektowej (system Xilinx ISE Foundation)
  • Ograniczenia projektowe i sposoby ich formułowania
  • Odwzorowanie technologiczne projektu w zasobach FPGA
  • Alokacja bloków logicznych w FPGA: metody i algorytmy
  • Metody i algorytmy wyznaczania połączeń w matrycach FPGA
  • Tendencje rozwojowe w projektowaniu systemów

  

 Opis laboratorium:

 >Strona "Zestaw ZL-9572"< 

Projektowanie cyfrowych bloków funkcjonalnych przy użyciu elementów małej i średniej skali integracji. Zastosowanie specjalistycznego oprogramowania narzędziowego do funkcjonalnej i czasowej weryfikacji projektów. Projektowanie układów cyfrowych z wykorzystaniem CPLD oraz oprogramowania wspomagającego. Fizyczna implementacja i weryfikacja sprzętowa projektu.

 

 

Opis projektu:

>Strona "Spartan3E Starter Kit"<

Projekt jednoukładowego systemu cyfrowego z wykorzystaniem oprogramowania CAE i specjalistycznego oprogramowania narzędziowego. Projekt obejmuje edycję schematu i/lub opisu HDL, syntezę logiczną, symulację funkcjonalną, odwzorowanie technologiczne, alokację elementów oraz trasowanie połączeń między blokami logicznymi za pomocą dostępnych zasobów połączeniowych w matrycy FPGA. Weryfikacja projektu następuje na podstawie symulacji czasowej oraz w środowisku sprzętowym.

 

 

Literatura podstawowa:

  • Kalisz J.: Podstawy elektroniki cyfrowej. WKŁ
  • Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z.: Układy elektroniczne. cz.III. Układy i systemy cyfrowe. WNT
  • Zwoliński M.: Projektowanie układów cyfrowych z wykorzystaniem języka VHDL, WKŁ 
  • Pasierbiński J., Zbysiński P.: Układy programowalne w praktyce. WKŁ
  • Łuba T. (red.): Synteza układów cyfrowych. WKŁ
  • Majewski W. i in.: Programowalne moduły logiczne w syntezie układów cyfrowych. WKŁ
  • Pr. Zbiorowa.: Programowalne moduły logiczne w syntezie układów cyfrowych. WKŁ
  • The Programmable Logic Data Book. Xilinx, Inc.
  • Libraries Guide. Xilinx, Inc.

 

Literatura uzupełniająca:

  • Pong P. Chu: RTL hardware design using VHDL, J. Wiley, 2006 
  • Majewski J., Zbysiński P.: Układy FPGA w przykładach. BTC. 
  • Łuba T. Markowski M., Zbierzchowski B.: Komputerowe projektowanie układów cyfrowych w strukturach PLD. WKŁ
  • Katalogi układów cyfrowych różnych firm.
  • Hardware User Guide. Xilinx, Inc.

 

 

 

 Materiały:

 

WYKŁAD UCiSW1

 

Język VHDL

 

 

WYKŁAD UCiSW2

 
Parametry układów cyfrowych
Układy FPGA
Układy FPGA - cz. 2
FPGA & proc. wbudowane

 

 

LABORATORIUM UCSW1 
Xilinx ISE & ModelSim XE - Instrukcja Lab. 

Strona zestawu ZL-9572

 
Zestaw ZL-9572: schemat logiczny 
Zestaw ZL-9572: rozmieszczenie elementów 

Tematy ćwiczeń laboratoryjnych

  
Programmable Logic Design. Quick Start Hand Book   
Oprogramowanie Xilinx ISE WebPACK (darmowe) http://www.xilinx.com
A CPLD VHDL Introduction   
Designing with XC9500XL CPLDs   
Proste terminale portu szeregowego (alternatywy dla hypertrm.exe):
 - term90.exe (Norton Commander, 16b)
 - JRS_Term.exe (Win32)
 
 EXE
 EXE

 

 

PROJEKT UC2 
 Spartan-3E Starter Kit Board User Guide (ug230.pdf)http://www.xilinx.com
 Strona "Spartan-3E Starter Kit" 
 Xilinx Spartan-3E Starter Kit web pagehttp://www.xilinx.com/s3estarter
 Spartan-3E FPGA Family: Complete Data Sheet (ds312.pdf) http://www.xilinx.com
 Spartan-3 Generation FPGA User Guide (ug331.pdf)http://www.xilinx.com