Digitální technika

Přednášející:

Jan Bičák (gar.), Jiří Sýkora (gar.), Petr Hampl

Cvičící:

Jan Bičák (gar.), Petr Hampl

Předmět zajišťuje:

katedra telekomunikační techniky

Anotace:

Předmět seznamuje studenty jak s principy klasických, tak programovatelných logických obvodů a jejich praktického využití při návrhu digitálních systémů. Při výkladu digitálních obvodů bude používán klasický popis pomocí hradel a popis jazykem VHDL. Cvičení předmětu budou realizována formou prakticky zaměřených laboratorních úloh. Studenti se v nich seznámí s reálnými hradly, změří jejich statické a dynamické vlastnosti. Dále bude kladen důraz na pochopení a osvětlení principu základních stavebních bloků digitálních obvodů a jejich interpretací v jazyce VHDL, softwarovou simulaci a vlastní realizaci prostřednictvím hradlového pole.

Požadavky:

Zápočet se uděluje v zápočtovém týdnu na základě:

1. Průběžné domácí přípravy na seminární a laboratorní cvičení.

2. Úspěšného dokončení všech laboratorních měření.

3. Účasti na všech cvičeních. Předem omluvená neúčast musí být bez zbytečného prodlení nahrazena dle pokynů vyučujícího.

4. Úspěšného absolvování testu.

Osnova přednášek:

1. Digitální technika, základní pojmy, číselné soustavy jako základ kódu.

2. Logické funkce, Booleova algebra, logické výrazy., způsoby vyjadřování logických funkcí.

3. Způsoby minimalizace logických funkcí (tabulka, mapa, algebraický výraz), minimalizace skupiny funkcí.

4. Logické členy s bipolárními a unipolárními tranzistory, vlastnosti, příklady zapojení.

5. Realizace logických funkcí určenými typy hradel. Hazardy v kombinačních logických obvodech, možnosti jejich odstraňování.

6. Bistabilní paměťové členy : S - R, J - K, T, D, Master Slave.

7. Jazyk VHDL.

8. Paměti, rozdělení, vlastnosti.

9. Multiplexory, dekodéry, čítače, registry, posuvné registry.

10. Sekvenční obvody - přechodová a výstupní funkce.

11. Sekvenční obvody - různé formy popisu, konečný stavový automat.

12. Diagnostika kombinačních obvodů, základní pojmy, modely poruch.

13. Principy vytváření kroků detekčních testů.

14. Úplné testy, zjednodušování počtu kroků.

Osnova cvičení:

1. Úvodní cvičení, seznámení s obsahem laboratorních úloh a vývojovým kitem.

2. Základy počítání v číselných soustavách, číselné soustavy zbytkových tříd.

3. Booleova algebra. Logické funkce a jejich vyjádření.

4. Minimalizace logických funkcí, realizace logických funkcí pomocí hradel.

5. Minimalizace logických funkcí metodou Quine - Mc Cluskey.

6. Kontrolní test I.

7. Práce se základními hradly, měření statických a dynamických parametrů.

8. Úvod do vývojového prostředí, kombinační obvody, vytvoření projektu.

9. Prostředky pro simulaci digitálních obvodů.

10. Základní funkční bloky ve VHDL a jejich vzájemná interakce, moduly, porty, signály.

11. Sekvenční obvody, realizace klopných obvodů R-S, D, T, JK, čítače.

12. Posuvné registry, připojení periferií, ošetření zákmitů kontaktů mikrospínače.

13. Kontrolní test II. Zápočet. Náhradní cvičení.

14. Odpadá, páteční rozvrh.

Cíle studia:

Cílem předmětu je uvést studenty do problematiky návrhu digitálních systémů. Seznámit s metodikou návrhu těchto systémů. Vzhledem k praktickému zaměření výuky by student měl být schopen po úspěšném dokončení předmětu navrhnout, simulací ověřit a implementovat jednoduché digitální obvody s využitím programovatelných obvodů. Dále pak také ověřit a otestovat vlastní funkci takto navrženého systému.

Studijní materiály:

[1]Pinker, J. - Poupa, M. Číslicové systémy a jazyk VHDL. 1. vyd. Praha: Vydavatelství BEN, 2006, 352 s., ISBN: 80-7300-198-5

[2]Brown, S. - Vranesic, Z. Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design with CD-ROM. 2 ed., McGraw-Hill, 2004, 939 p., ISBN 07-249938-9

[3]Havlan, M. - Šedivý, M. - Hudousek, O. - Burčík, J. - Kosek, P. Konstrukce telekomunikačních zařízení. 1. vyd. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. 199 s. ISBN 80-01-03035-0.

[4]Xilinx [online]. 2008 [cit. 2008-05-27]. Dostupný z WWW: <http://www.xilinx.com/>

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6l

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt
Pá
So	místnost T2:B3-812a Sýkora J. 07:30–19:30 (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř K332

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Komunikace, multimedia a elektronika - Komunikační technika_163439 (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Multimediální technika_163458 (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Aplikovaná elektronika_163524 (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Síťové a informační technologie_163540 (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika, před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimédia a elektronika (povinný předmět programu)