IAS0600 Digitaalsüsteemide disain VHDL-s

Õppejõud: dots. Aleksander Sudnitsõn

Laiendatud ainekaart

Õppetöö keel:

INGLISE

Hindamine:

EKSAM

Hindamisviisid:

Teoreetiliste teadmiste osakaal eksamil on 40%  hindest  ja  projekteerimisülesannete tulemuste demonstratsioon koos lahenduste seletuskirjaga annab 60% eksamihindest.

Õppeaine sisu lühikirjeldus:

Digitaalsüsteemide projekteermis-metoodika VHDL ja prgrammeeritava loogika (FPGA) abil. Realiseerimine väliprogrammeeritaval loogikal (FPGA).  Digitaalseadmete kiire prototüüpimine. Digitaalne signaalitöötlus  FPGA seadmete abil. Asünkroonsete süsteemide põhialused (süsteemne vaade). Kursuses kasutatakse reaalseid projekte digitaalsüsteemide sünteesi valdkonnast ja analüüsitakse projekteerimisnäiteid.

Õppeaine eesmärgid:

v arendada digitaalseadmete projekteerimisoskust lähtudes loodava seadme olemasolevast VHDL-kirjeldusest ning kasutades projekteerimisel digitaalseadme funktsionaalset/ajalist simuleerimist ja programmeeritavaid loogikaseadmeid (FPGA);

v omandada simuleerimis- ja sünteesi pakettide kasutamiskogemus digitaalseadmete projekteerimise, simuleerimise ja testimise abil;

v laboratoorsete tööde käigus tutvuda digitaalsüsteemide kiire prototüüpimise teooriaga ja praktikaga;

v ühendada  digitaalsüsteemide projekteerimise ja  signaalitöötluse  seniomandatud teadmised;

v tutvustada  asünkroonsete digitaalsüsteemide spetsifitseerimist, projekteerimist ja analüüsi.

Õppeaine õpitulemused:

 Aine läbinud üliõpilane peab oskama:

v luua digitaalsüsteemi realisatsioon programmeeritavatel loogikaseadmetel (FPGA) lähtudes VHDL-kirjeldusest ja kasutades sobivat projekteerimis-tarkvara;

v analüüsida projekteerimistarkvara poolt genereeritud alternatiivsete lahenduste sobivust projekteerimistingimuste ja piirangute suhtes valimaks sobivaimat lahendus-varianti;

v integreerida eritüübilisi mooduleid nagu digitaalsed komponedid ja sealhulgas analoogliideseid, optimeerides sealjuures loodava süsteemi energiatarvet, jõudlust ja maksumust;

v rakendada riistvara projekteerimistehnikaid digitaalsete signaalitöötlus-süsteemide loomisel, simuleerimisel ja testimisel;

v omada arusaamist asünkroonsete süsteemide projekteerimismeetoditest, programsetest mudelitest  ja valdab terminoloogiat;

Õppekirjandus:

Iga tudeng saab komplekti slaide enne loengut.

v K. L. Short, VHDL for Engineers, Pearson Education, Inc., 2009.

v Sparso J. and Furber S. Principles of Asynchronous Circuit Design: a Systems Perspective. Boston: Kluwer, 2001.

v P.P. Chu, FPGA Prototyping Using VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version, Jonh, Willey & Sons, 2008.

v J. O. Hamblen, T.S. Hall, and M. D. Furman, Rapid Prototyping of Digital Systems, Springer, 2007.

Course outline:

  1. Lecture 2019_1: CourseOverview  [PPT]
  2. FPGAs for Dummies  [PDF]
  3. Lecture: Desgn with VHDL. Introduction  [PPT]
  4. Lecture: Dataflow Style Coding  [PPT]
  5. Lecture: Behavioral Style Coding  [PPT]
  6. Lecture: Structural&Modular Design (part1)  [PPT]
  7. Lecture: Data Types in VHDL  [PPT]
  8. Lecture: Sequential Sytems. Part 1: Memory Elements, Registers, Counters   [PPT]
  9. Lecture: Sequential Sytems. Part 2: Registers, Counters, Shift Registers   [PPT]
  10. Lecture: Testbenches in Combinational Design   [PPT]
  11. Lecture: FSM. Part 1   [PPT]
  12. Lecture: RTL (GCD example) [PPT]
  13. Lecture: FSM. Part 2   [PPT]
  14. Lecture : Structural&Modular Design (part2) [PPT]
  15. Lecture: Subprograms  [PPT]
  16. Lecture: Low Power Design - [PPT]
  17. Lecture: Event-Driven Simulation [PPT]
  18. Exam [PPT]

VHDL discussion:

  1. VHDL tutorial [PDF]
  2. VHDL2008 features [PDF]
  3. Circuit Design and Simulation with VHDL (textbook) [PDF]