Programirljivi digitalni sistemi

Visokošolski učitelji: Trost Andrej

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Pogoj za vključitev v študij predmeta je vpis v letnik.
• Pogoj za opravljanje pisnega izpita je pozitivna ocena laboratorijskih vaj.

Vsebina:

• Digitalni signali, logična vrata in vezave.
• Zgradba računalniškega sistema, osnovni gradniki, njihove funkcije in lastnosti. Snovanje digitalnih sistemov v različnih tehnoloških izvedbah. Pregled različnih vrst programirljivih sistemov. Opis funkcionalnosti sistema z diagramom opravil. Zaporedno in vzporedno izvajanje opravil na sistemu.
• Praktična izvedba enostavne naloge z računalnikom, mikrokrmilnikom in programirljivim elektronskim vezjem. Ocenjevanje izvedbe s stališča velikosti sistema, zmogljivosti, porabe moči, cene in časa zasnove. Razumevanje specifikacij sistema in izdelava formalne specifikacije glede na vrsto naloge.

Dodatne informacije na povezavi: http://lniv.fe.uni-lj.si/pds.html

Uvod:

• elektronska vezja, izvedbe vezij, primeri
• digitalna vezja, digitalni vhodi in izhodi
• sistem z logičnim vezjem ali s procesorjem

Digitalni signali:

• analogni in digitalni signali
• digitalna stanja, statični red
• kodiranje številskih vrednosti in znakov

Gradniki digitalnih vezij:

• stikala in logična vrata AND, OR, NOT
• dekodirnik, izbiralnik, seštevalnik
• pomnilni gradniki: zapah, flip-flop, register
• gradniki v programirljivih vezjih

Potek načrtovanja vezij:

• shematski opis in diagram stanj
• načrtovanje operacij z registri
• opis sistema z mikrooperacijami

Izvedbe digitalnih sistemov:

• sistemi z mikroprocesorjem
• porazdeljeni sistemi

Laboratorijske vaje:

V sklopu desetih vaj bomo s programsko opremo Xilinx ISE razvijali vezja in jih preizkušali na programirljivih razvojnih ploščah CoolRunner-II. Vaje potekajo v LRNV (4. nadstropje), prisotnost je obvezna, začnejo pa se v 3. tednu predavanj. Za pomoč bo na voljo demonstrator.

CPLD razvojni sistem

Nekaj gradiva za vaje:
Potujoča luč
Sestavljeni prikazovalnik
Rotacijski kodirnik
Delilnik ure
Sekundni števec
Digitalna ura

Cilji in kompetence:

• Spoznati različne vrste digitalnih sistemov in njihove gradnike, s poudarkom na programirljivih sistemih. Osvojiti opis funkcionalnosti sistema v grafični obliki.
• Pridobiti praktična znanja za oblikovanje digitalnega sistema glede na vrsto naloge in ocenjevanje izdelanega sistema. Osvojiti razumevanje specifikacij sistemov.

Predvideni študijski rezultati:

Študent bo spoznal in razumel gradnike digitalnih elektronskih sistemov. Spoznal bo možne izvedbe sistemov in uporabo programirljivih sistemov. Pridobil bo praktična znanja za grafični opis funkcionalnosti digitalnega sistema. Razumel bo razlike med zaporednim in vzporednim izvajanjem opravil. Znal bo oceniti izvedbo sistema s stališča različnih kriterijev. Znal bo pripraviti specifikacijo sistema glede na vrsto naloge, ki jo sistem opravlja.

Metode poučevanja in učenja:

Predavanja in laboratorijske vaje za utrditev teoretičnih osnov in praktično izvedbo digitalnih sistemov.

Gradiva

Temeljni literatura in viri:

1. A. Trost: Uvod v programirljive digitalne sisteme, skripta, FE/FRI 2014, dostop: http://lniv.fe.uni-lj.si/pds.html
2. M. M. Mano, Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, 2007.
3. K. Parnell, N. Mehta, Programmable Logic Design Quick Start Handbook, Xilinx, 2004