Předmět Programmable and Logic Devices (FEKT-GPLD)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FEKT-GPLD - Programmable and Logic Devices, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně (VUT).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem předmětu je naučit studenty základní principy práce s moderními obvody PLD, především CPLD a FPGA, a to jak z hlediska jejich konfigurace (programování), tak jejich výběru a aplikace (začlenění do systému).

Osnova

Přednášky:1. Úvod do problematiky integrovaných číslicových obvodů, vznik a vývoj obvodů CPLD, FPGA.2. Úvod do jazyka VHDL.3. Základy číslicových systémů: hradla, klopné obvody, posuvné registry, čítače.4. Teorie konečných stavových automatů, Moorův a Mealyho stavový automat.5. Praktický návrh a aplikace konečných stavových automatů, mikrosekvencery.6. Základní architektura obvodů FPGA a CPLD: logické buňky, propojovací struktura, vstupně/výstupní buňky.7. Časové parametry číslicových obvodů, metastabilita, metody zvyšování pracovního kmitočtu.8. Hodinové domény v obvodech FPGA, clock enabling, clock management, synchronní a asynchronní nulování.9. Realizace paměťových struktur v FPGA, použití RAM, ROM, FIFO.10. Číslicové zpracování signálů v FPGA, bloky pro podporu DSP operací.11. Pokročilé bloky integrované v FPGA, HARD a SOFT IP jádra, implementace základních jader.12. Procesory v FPGA, SoC, technologie výroby FPGA, konfigurace.13. Integrita signálů, návrh plošných spojů a systému napájení pro FPGA, vliv radiace.Cvičení na počítači:1. Úvod do VHDL a návrhového systému ISE, constraints.2. Základní příkazy, realizace kombinačních funkcí (dekodéry).3. Použití hierarchického popisu, schéma.4. Implementace sekvenčních systémů (čítače).5. Stavové automaty, popis ve VHDL.6. Strukturální popis, testbench, simulace.7. LFSR čítač, časové parametry konstrukcí, spotřeba FPGA.8. Použití IP jader.9. Použití nástroje ChipScope.10. Procesory v FPGA - PicoBlaze, základní princip použití.11. Procesory v FPGA - PicoBlaze, vlastí periferie.12. Procesory v FPGA - MicroBlaze.

Literatura

PONG, P.C. FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version. Wiley-Interscience, 2008. (EN)MAXFIELD, C. FPGAs: Instant Access. Newnes, 2008. (EN)MAXFIELD, C. The Design Warrior's Guide to FPGAs. Elsevier, 2004. (EN)

Požadavky

Studenti musí znát základy impulzové a číslicové techniky: Booleova algebra, Karnaughovy mapy, pravdivostní tabulky, funkce základních hradel a klopných obvodů, princip a vlastnosti průchodu signálu aktivními a pasivními přenosovými články.

Garant

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

Vyučující

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.