Aplikace programovatelných hradlových polí

Přednášející:

Radek Sedláček (gar.)

Cvičící:

Radek Sedláček (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra měření

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: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A0B38APH

Požadavky:

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

Osnova 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 .

Osnova 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.

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.

Studijní materiály:

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.

Poznámka:

Další informace:

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

Rozvrh na zimní semestr 2020/2021:

	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	místnost T2:C4-s150 Sedláček R. 08:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laboratoř MSmístnost T2:C4-s150 Sedláček R. 12:45–14:15 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Dejvice Laboratoř MS
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2020/2021:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a robotika - Robotika (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Senzory a přístrojová technika (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Systémy a řízení (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Aplikovaná elektrotechnika (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Elektrotechnika a management (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Komunikační technika (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Multimediální technika (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Aplikovaná elektronika (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Síťové a informační technologie (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Počítačové systémy (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Informatika a počítačové vědy (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Softwarové systémy (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - před rozřazením do oborů (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - před rozřazením do oborů (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - před rozřazením do oborů (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - před rozřazením do oborů (volitelný předmět)
• Manažerská informatika (STM-A7B-přechodné) (volitelný předmět)
• Softwarové inženýrství (STM-A7B-přechodné) (volitelný předmět)
• Inteligentní systémy (STM-A7B-prechodné) (volitelný předmět)
• Web a multimedia (STM-A7B-přechodné) (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Komunikace a elektronika (volitelný předmět)