Detail předmětu

Digitální elektronika 1

FEKT-BPC-DE1Ak. 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

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

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

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Z celkového počtu 100 bodů lze 20 získat během semestru (10 - projekt ve VHDL, 10 - laboratorní cvičení) 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

ANTOŠOVÁ, Marcela a Vratislav DAVÍDEK. Číslicová technika: [učebnice]. 4., aktualiz. vyd. České Budějovice: Kopp, 2009. ISBN 9788072323944. (CS)
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)
PINKER, Jiří a Martin POUPA. Číslicové systémy a jazyk VHDL. Praha: BEN - technická literatura, 2006. ISBN 8073001985. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-TLI bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
  • Program BPC-IBE bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    specializace AUDB-TECH , 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.
Ing. Marek Honek
prof. Ing. Roman Maršálek, 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

 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Viera Biolková

Osnova

Viz přednášky

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz