Aplikace programovatelných hradlových polí

Garant předmětu:

Radek Sedláček

Přednášející:

Radek Sedláček

Cvičící:

Radek Sedláček

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:

Basic knowledge of Boolean algebra, basic logic circuits, and programming in the C language

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:

The aim of the study is to teach students to understand FPGA circuits from the point of view of their internal structure. Students will learn to program FPGA in VHDL and gain basic knowledge about the design of the so-called system on a chip (SoC). They will also get acquainted with the typical possibilities of using FPGA circuits in practice.

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 2023/2024:

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

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: