CZ EN

MPLD: Programovatelné logické obvody

Garant: Ing. Michal Kubíček, Ph.D.
Zkratka: MPLD
Rozsah: 26P – 39C
Zařazení: Magisterské studium
Kredity: 6
Povinnost: volitelný oborový předmět

Partnerský předmět

Programovatelné logické prvky

Spolupráce VUT-VŠB

Skripta: „Úvod do problematiky obvodů FPGA pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO

Stručný popis

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).

Popis předmětu

Absolvent předmětu
o dokáže vytvořit popis jednoduchého číslicového systému pomocí jazyka VHDL
o dokáže provést verifikaci číslicového systému s využitím jazyka VHDL
o je schopen vybrat vhodný typ stavového automatu pro konkrétní aplikaci a výběr zdůvodnit
o je schopen provést návrh a implementaci stavového automatu pomocí jazyka VHDL
o dokáže porovnat architektury různých obvodů PLD a vybrat vhodnou architekturu pro danou aplikaci
o je schopen stanovit požadavky na časové parametry designu a ověřit jejich splnění po jeho implementaci
o umí implementovat základní IP jádra, jako jsou paměti a jednoduché bloky pro číslicové zpracování signálů (FIR filtry)
o dokáže do obvodu FPGA implementovat jednoduchý mikrokontrolér, naprogramovat jej a použít v cílové aplikaci
o je schopen stanovit požadavky na napájecí systém obvodu FPGA
o dokáže provést rozvahu a nalézt vhodné řešení signálové integrity

Obsah předmětu (anotace):

Studenti prohloubí své znalosti číslicové techniky, především s ohledem na implementaci digitálních systémů v obvodech PLD (FPGA a CPLD) a ASIC. V rámci přednášek získají přehled o současném stavu technologie těchto obvodů, používaných architektur, principu návrhu a použití základní bloků číslicové techniky (čítače, stavové automaty, paměťové struktury). V rámci počítačových cvičení se naučí pracovat s návrhovým systémem pro obvody FPGA/CPLD. To zahrnuje popis číslicového systému (VHDL, schéma, IP jádra), jeho implementace a verifikaci s využitím simulátoru. Po absolvování kurzu jsou studenti schopni navrhnout a s využitím jazyka VHDL nakonfigurovat jednoduchý systém s obvodem FPGA.

Sylabus

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



Zpět