Projektowanie systemów kontrolno-pomiarowych w układach programowalnych 0800-PSPOKO

Główne zagadnienia poruszane na wykładzie:

1. Zaawansowane techniki projektowania systemów cyfrowych
- Układy kombinacyjne;
- Układy sekwencyjne synchroniczne i asynchroniczne;
2. Modelowanie układów kombinacyjnych z użyciem języka VHDL;
3. Modelowanie sekwencyjnych bloków logicznych z użyciem języka VHDL;
4. Procesor PicoBlaze jako złożony system sekwencyjny; Implementacja i Testowanie;
5. Oprogramowanie i implementacja w strukturze FPGA przykładowych systemów kontrolno-pomiarowych działających w oparciu o procesor PicoBlaze;
6. Implementacja 32-bit procesora MicroBlaze w strukturze FPGA z wykorzystaniem środowiska programistycznego EDK;
7. Metodyka programowania i implementacji przykładowych systemów kontrolno-pomiarowych działających w oparciu o procesor MicroBlaze i dostępne IPCore;
8. Narzędzia i języki programowania wyższych poziomów

Laboratorium:

1. Projektowanie, implementacja i modelowanie przy użyciu języka VHDL układów sekwencyjnych i kombinacyjnych
2. Metody testowania systemów elektronicznych
3. Implementacja procesora PicoBlaze w strukturze FPGA.
4. Implementacja procesora MicroBlaze w strukturze FPGA.
5. Tworzenie modułów IPCore użytkownika oraz ich zastosowanie w systemie wbudowanym.

Zadania realizowane będą głównie z wykorzystaniem zestawów uruchomieniowych firmy Digilent z układami programowalnymi Spartan3E

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.75 ): - udział w wykładach – 15h - udział w ćwiczeniach – 45h - konsultacje z nauczycielem akademickim – 15h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.65): - przygotowanie do ćwiczeń – 15h - przygotowanie do egzaminu – 30h - przygotowanie do kolokwium – 15h - studiowanie literatury – 5h Łącznie: 140 godz. (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: posiada wiedzę w zakresie elektroniki i technik cyfrowych, oraz posiada wiedzę z zakresu budowy i działania systemów cyfrowych – K_W01, K_W04 (FT); K_W01, K_W06 (IS) W2: posiada wiedzę w zakresie stosowania języka opisu sprzętu VHDL i jego konstrukcji do opisu działania systemów kontrolno-pomiarowych – K_W05, K_W07 (FT); K_W04 (IS) W3: posiada wiedzę w zakresie stosowania specjalistycznych narzędzi i języków programowania do budowy systemów wbudowanych w układach programowalnych – K_W04, K_W05 (FT); K_W05 (IS)

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: stosując języki programowania VHDL, C lub asembler potrafi oprogramować oraz zweryfikować poprawność działania systemu cyfrowego zaimplementowanego w strukturze układu programowalnego – K_U05 (FT); K_U04 (IS) U2: potrafi dokonać wyboru odpowiednich narzędzi programistycznych do realizacji przedłożonego zadania – K_U01 (FT); K_U08 (IS) U3: wykorzystuje właściwie wybrane narzędzia programistyczne do realizacji projektów systemów kontrolno-pomiarowych w strukturach układów programowalnych – K_U05 (FT); K_U11 (IS) U4: posiada umiejętność samodzielnego wyszukiwania niezbędnych informacji koniecznych do rozwiązywania zadanego problemu z zakresu projektowania i implementacji w strukturach programowalnych systemów kontrolno-pomiarowych – K_U03 (FT); K_U01 (IS)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: zna poziom własnej wiedzy, potrafi precyzyjnie formułować pytania używając do tego celu języka technicznego - K_K01 (FT); K_K01, K_K05 (IS) K2: student działa i myśli kreatywnie rozwiązując zagadnienia z zakresu techniki cyfrowej, potrafi pracować samodzielnie i w zespole, potrafi dokonać analizy kosztów projektu - K_K04 (FT); K_K06 (IS) K3: posiada świadomość skutków wadliwie działających systemów kontrolno-pomiarowych - K_K02 (FT); K_K02 (IS)

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- projektu
- laboratoryjna

Wymagania wstępne

W celu przyswojenia treści wykładu i możliwości praktycznego wykorzystania przedłożonych w nim informacji na ćwiczeniach, wymaga się uzupełnienia podstawowej wiedzy z zakresu techniki cyfrowej oraz języka VHDL.

Koordynatorzy przedmiotu

Robert Frankowski

Kryteria oceniania

Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z laboratorium oraz pozytywnego wyniku egzaminu pisemnego.
Egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi i zamkniętymi sprawdza osiągnięcie efektów: W1, W2, W3.
Laboratorium zaliczane jest na podstawie ocen z dwóch kolokwiów.
Kolokwia sprawdzają osiągnięcie efektów: U1, U2, U3, U4.
Podczas wykładu i laboratorium sprawdzane są dodatkowo osiągnięcia następujących efektów kształcenia: W1, W2, K1, K2, K3.

Kryteria oceniania:
ndst - <0% - 45%)
dst – <45% - 55%)
dst plus – <55% - 65%)
db – <65% - 75%)
db plus – <75% - 85%)
bdb - <85% - 100%>

Praktyki zawodowe

„nie dotyczy”

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Zwoliński M.: Digital System Design with VHDL, Prentice Hall, 2004
2. Nowakowski M.: PicoBlaze. Mikroprocesor w FPGA, BTC, 2009
3. Xilinx Corp: EDK Concepts, Tools, and Techniques. Hands-On Guide to Effective Embedded System Design, UG683, 2012
4. Gaikwad P.: Xilinx Chipscope Pro to Visualize FPGA Internal Signals, Lambert, 2014

Literatura uzupełniająca:
1. Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych, PWN, 2003
2. Kulesz Z.: Programowanie sterowników czasu rzeczywistego w układach PLD i FPGA, Politechnika Białostocka, 2015
3. Churiwala S.: Designing with Xilinx® FPGAs Using Vivado, Springer, 2016
4. Narzędzie programistyczne Xilinx Platform Studio oraz Embedded Development Kit (EDK):
https://www.xilinx.com/products/design-tools/platform.html
5. Strona poświęcona procesorowi PicoBlaze:
http://www.picoblaze.info/tools.html
6. Dokumentacja techniczna zestawu z układem Spartan3E:
Spartan-3E FPGA Starter Kit Board User Guide, UG230 (v1.2), 2011
https://www.xilinx.com/support/documentation/boards_and_kits/ug230.pdf

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-PSPOKO w USOSweb