Programowanie FPGA 0800-PROFPGA

Coraz bardziej złożone numerycznie zadania stawiane nowoczesnym systemom wbudowanym (ES – embedded systems) wymagają coraz wydajniejszych rozwiązań w budowie podzespołów elektronicznych. Jednym z nich jest rodzina układów programowalnych o nazwie Zynq produkowanych przez Xilinx. Ich główną zaletą jest wbudowanie w jeden scalony układ elektroniczny mikroprocesora ARM Cortex A9 wraz z układem programowalnym. Takie rozwiązanie pozwala na zredukowanie opóźnień w przesyłaniu danych pomiędzy tymi układami (w stosunku do rozwiązań, które posiadają dwa odrębne układy) i pozwala na uzyskanie wyższych wydajności przetwarzania danych.
Program zajęć:
- Architektura układów Xilinx Zynq 7000.
- Środowisko Vivado.
- Bloki funkcjonalne IP
- Programowanie układu FPGA i procesora ARM
- Debugowanie i symulacje kodu
- Magistrala AXI
- Przesyłanie danych z wykorzystaniem DMA
- Implementacja IP filtrującego sygnał
- Implementacja algorytmu mnożenia macierzy
- Wykorzystanie modułów IP dostarczonych przez producenta na przykładzie FFT

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.): - udział w laboratorium – 45 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.): - przygotowanie do zajęć - 15 - przygotowanie do kolokwium - 20 Łącznie: 80 godz. (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Posiada wiedzę z zakresu architektury i programowania układów programowalnych FPGA – K_W01, K_W02 W2: Posiada wiedzę pozwalającą na zrównoleglenie algorytmu i jego implementację w strukturze FPGA układu Zynq za pomocą środowiska Vivado oraz Vivado HLS - K_W05 W3: Posiada wiedzę pozwalającą na napisanie i implementacje kodu w języku C na procesor ARM wchodzący w skład układu Zynq - K_W05 W4: Zna historię rozwoju, stan obecny oraz trendy rozwojowe układów FPGA - K_W02

Efekty uczenia się - umiejętności

U1 – Potrafi zastosować posiadaną wiedzę do analizy i reformułowania algorytmów na układy programowalne – K_U01 U2 – Analizuje wydajność algorytmu, jego „wąskie gardła” oraz potrafi dokonać krytycznej oceny przydatności układu programowalnego Zynq do przetwarzania danych K_U04, K_U05 U3 – Wykorzystuje dokumentacje techniczną i potrafi samodzielnie uzupełnić swoją wiedzę podczas tworzenia kodu K_U09

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1 - Umie krytycznie oceniać swoje umiejętności i szybkość programowania - K_K01 K2 – Posiada umiejętność prowadzenia dyskusji na temat wydajności proponowanych rozwiązań implementacyjnych, potrafi precyzyjnie zadawać pytania – K_K01

Metody dydaktyczne

Metody dydaktyczne podające: - pogadanka - wykład informacyjny (konwencjonalny) - wykład konwersatoryjny Metody dydaktyczne poszukujące: - ćwiczeniowa - laboratoryjna

Metody dydaktyczne podające

- wykład konwersatoryjny
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- pogadanka

Metody dydaktyczne poszukujące

- ćwiczeniowa
- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Kurs programowania C (np. 0800-JPRO)

Koordynatorzy przedmiotu

Marcin Sylwestrzak

Kryteria oceniania

Metody oceniania:
kolokwium- W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, K1, K2

Kryteria oceniania:
Laboratorium: zaliczenie na ocenę na podstawie dwóch kolokwiów
ndst – <50%
dst- 50% - 59%
dst plus- 60% - 69%
db- 70% - 79%
db plus- 80% - 89%
bdb- >=90%

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Louise H. Crockett, Ross A. Elliot, Martin A. Enderwitz, Robert W. Stewart, “The Zynq Book, Embedded Processing with the ARM® Cortex®-A9 on the Xilinx® Zynq®-7000 All Programmable SoC”, www.zynqbook.com
2. Louise H. Crockett, Ross A. Elliot, Martin A. Enderwitz, David Northcote, “The Zynq Book Tutorials”, www.zynqbook.com/download-tuts.html

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-PROFPGA w USOSweb