Popis předmětu - A0B38APH

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
A0B38APH Aplikace programovatelných hradlových polí
Role:  Rozsah výuky:1P+3L
Katedra:13138 Jazyk výuky:CS
Garanti:Sedláček R. Zakončení:KZ
Přednášející:Sedláček R. Kreditů:5
Cvičící:Sedláček R. Semestr:Z

Webová stránka:

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

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: A0B38APH

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.

Obsah:

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 .

Osnovy 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 .

Osnovy 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.

Literatura:

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.

Požadavky:

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

Klíčová slova:

jazyk VHDL, FPGA obvody, programování, návrh a syntéza logických obvodů

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr

Stránka vytvořena 17.3.2025 17:50:37, semestry: Z,L/2024-5, Z,L/2025-6, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. RNDr. Veronika Sobotíková, CSc.