Detail předmětu

Digital Electronics

FEKT-BPA-DELAk. rok: 2023/2024

Předmět je úvodem do problematiky digitální techniky, Booleovy algebry, kombinačních a sekvenčních obvodů a využívá jazyk VHDL pro programování FPGA obvodů. Studenti získají teoretické i praktické zkušenosti s obvody typu hradlo, registr, čítač a stavový automat.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Nabízen zahraničním studentům

Pouze domovské fakulty

Vstupní znalosti

Předmět je určen pro studenty se znalostí základů elektronických součástek, pasivních a polovodičových obvodů. Základy programování v jazyce VHDL jsou výhodou. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací alespoň „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana č. 2/2022 s názvem Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy, viz https://www.fekt.vut.cz/pro_studenty/studijni_predpisy 

Student programu v českém jazyce musí mít před zápisem předmětu Digital Electronics absolvované předměty BPC-AN4, BPC-AEI.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Z celkového počtu 100 bodů lze 20 získat během semestru (20 - projekt ve VHDL) a 80 ze závěrečné zkoušky (70 - písemná část, 10 - ústní část). Pro úspěšné absolvování předmětu je třeba získat zápočet, složit zkoušku a celkově obdržet 50 bodů nebo více.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy digitálních obvodů a naučit je praktickým postupům návrhu obvodových zapojení kombinačních, asynchronních a synchronních číslicových systémů s využitím jazyka VHDL.

Absolvent/ka předmětu se naučí:

  • Základy digitálních obvodů a kombinační logiky
  • Principy sekvenčních obvodů a konečných automatů
  • Psaní kódu ve VHDL
  • Navrhování testbench ve VHDL
  • Navrhování obvodů pro FPGA

Studijní opory

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratorní cvičení. Studenti pracují na jednom VHDL projektu během semestru. Předmět využívá e-learning VUT a MS Teams. 

Základní literatura

ASHENDEN, Peter J. The designer's guide to VHDL. 3rd ed. Boston: Morgan Kaufmann Publishers, c2008. ISBN 9780120887859. (EN)
FLOYD, T.L. Digital Fundamentals 11th Edition. Pearson, 2017. ISBN 978-9332584600. (EN)
CHU, Pong P. FPGA prototyping by VHDL examples: Xilinx MicroBlaze MCS SoC. Second edition. Hoboken: John Wiley & Sons, 2017. ISBN 978-1119282747. (EN)
MANO, M. Morris a Michael D. CILETTI. Digital design: with an introduction to the Verilog HDL, VHDL, and SystemVerilog. Sixth edition, Global edition. NY, NY: Pearson, [2019]. ISBN 978-1292231167. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program BPA-ELE bakalářský

    specializace BPA-ECT , 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Osnova

1 - Úvod do digitálních systémů

2 - Reprezentace a minimalizace logických funkcí

3 - Implementace logických funkcí

4 - Hazardy v kombinačních obvodech

5 - Sekvenční logické obvody

6 - Asynchronní a synchronní čítače

7 - Stavové automaty, Verzovací systémy

 

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Osnova

1 - Úvod do VHDL a Vivado

2 - Kombinační logické obvody

3 - Dekodér 7segmentového displeje

4 - Aritmetické obvody (rekapitulace předchozích cvičení)

5 - Binární čítač

6 - Posuvný registr a LFSR čítač

7 - Ošetření zákmitů tlačítka

8 - VHDL project

9 - VHDL project

10 - VHDL project

11 - VHDL project

12 - Prezentace projektu

 

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz