Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Digitální systémy s FPGA

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 430-4140/01
Zkratka DSF
Název předmětu česky Digitální systémy s FPGA
Název předmětu anglicky Digital Systems with FPGAs
Kreditů 5
Garantující katedra Katedra aplikované elektroniky
Garant předmětu Ing. Martin Sobek, Ph.D.

Osnova předmětu

Přednášky:
Digitální systémy, základní požadavky na číslicový systém, význam a použití programovatelných hradlových polí.
Přehled způsobů popisu digitálních obvodů, přehled jazyků HDL, přehled vývojových prostředí a syntetizátorů.
Základy syntaxe jazyka Verilog a SystemVerilog, srovnání s jazykem VHDL. Jednotky a konstrukční typy, moduly a jejich brány.
Verilog – Propojení a proměnné, skalární a vektorové signály, datové typy, výrazy a operátory.
Verilog - Přiřazovací příkazy, procedurální kód, rozhodovací příkazy, smyčky, modelovaní a inicializace paměťových prvků.
Verilog – strukturální styl popisu systému, vytvářeni hierarchických modelů.
Verilog - pokročilé prvky jazyka SystemVerilog, datové struktury, uniony, rozhraní.
Verilog - ověření funkce a testování, nastavení a řízení simulace, časová analýza.
Programovatelná hradlová pole – princip činnosti, IO piny a jejich vlastnosti, hodinové signály – oscilátory, konfigurace obvodů, programovací prostředky, konstrukční zásady.
Analogový výstup, digitální modulace, PWM, Sigma-Delta.
Stavové automaty, pokročilé sekvenční obvody.
IP, OpenCores a hardware s FPGA.
Základy jazyka VHDL, syntaxe, datové typy a signály

Laboratoře:
Úvod do problematiky digitálního návrhu, seznámení se s vývojovými prostředky.
Kombinační logické obvody – procvičení syntaxe a základních konstrukcí jazyka Verilog
Laboratorní úloha – úplná sčítačka, řešení včetně testování
Sekvenční logické obvody – způsoby zápisu chování obvodu, procesy a funkce
Laboratorní úloha – čítač
Test č. 1 - Ověření znalostí prvního části přednášek a cvičení.
Analogový výstup – digitální modulace, generování signálů PWM a další
Laboratorní úloha – sigma-delta modulátor
Stavové automaty – UART, I2C, komunikace s MCU
Laboratorní úloha – Aplikace UART a I2C sběrnice

E-learning

Studijní opory jsou dostupné v LMS studentům předmětu.

Povinná literatura

KOLOUCH, Jaromír. Jazyk Verilog a jeho užití při modelování a syntéze číslicových systémů: [příručka]. Brno: VUTIUM, 2012. ISBN 978-80-214-4516-1.
BHASKER, Jayaram. A verilog HDL primer. 3rd ed. Allentown: Star Galaxy Publishing, c2005. ISBN 0-9650391-6-1.

Doporučená literatura

BRTNÍK, Bohumil. Číslicové systémy. Praha: BEN - technická literatura, 2011. ISBN 978-80-7300-407-1.
ŠŤASTNÝ, Jakub. FPGA prakticky: realizace číslicových systémů pro programovatelná hradlová pole. Praha: BEN - technická literatura, 2010. ISBN 978-80-7300-261-9.
PINKER, Jiří a POUPA, Martin. Číslicové systémy a jazyk VHDL. Praha: BEN - technická literatura, 2006. ISBN 80-7300-198-5.
MALÝ, Martin. Data, čipy, procesory: vlastní integrované obvody na koleni. Praha: CZ.NIC, z.s.p.o., 2020. CZ.NIC. ISBN 978-80-88168-56-0 .