Detail předmětu

Návrh digitálních integrovaných obvodů VLSI a jazyk VHDL

FEKT-BKC-NDIAk. rok: 2024/2025

Pokročilý návrh digitálních systémů v jazyce VHDL. Praktický návrh sekvenčních systémů a stavových automatů. Návrh periferií jako jsou PS2 rozhraní, VGA rozhraní a komunikačních rozhraní I2C, SPI apod. V rámci předmětu budou studenti realizovat projekt v podobě jednoduché hry implementovatelné do obvodu FPGA. Bude kladen velký důraz na metodiku návrhu a návrh jednotlivých bloků. Projekt se bude řešit ve skupinách, který musí být následně obhájen formou prezentace ve zkouškovém období.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět, by měl:
- absolvování předmětu BKC-DIO
- znát základní kombinační a sekvenční obvody a ručně je navrhnout
- popsat tyto digitální systémy s využitím jazyka VHDL
- z VHDL popisu nakreslit koncepční schéma digitálního systému
- znát teorii stavových automatů a jejich návrh
- znát metodiku synchronního návrhu
- umět pracovat s návrhovým systémem Xilinx

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Obhajoba projektu.
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Předmět navazuje na povinný předmět BDIO z druhého ročníku. Předmět je mnohem komplexnější a studenti získají nové informace z oblasti návrhu digitálních systémů, zejména jak metodicky přistupovat k návrhu složitějšího digitálního systému. Cílem předmětu je naučit studenty pracovat samostatně na dílčím úkolu, vytvoření blokové struktury, následný popis těchto bloků a finální implementací do cílového obvodu.
Absolvent předmětu:
- umí navrhnout komplexní kombinační a sekvenční obvody s využitím jazyka VHDL,
- je schopen podle zadaní logického systému definovat vstupní podmínky a blokové zapojení výsledného digitálního systému,
- je schopen navrhnout výsledný digitální obvod z definice popsané v katalogovém listu (komunikační sběrnice SPI, I2C, VGA řadič, PS2 protokol apod.),
- umí implementovat logický systém do programovatelného obvodu,
- je schopen verifikovat a vyhodnotit navržený logický systém.

Základní literatura

číslicové systémy a jazyk VHDL, Pinker Jiří, Poupa Martin

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program BKC-MET bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Druhy digitálních integrovaných obvodů.
Technologie bipolární, CMOS, BiCMOS.
Standardní IO, řady.
Obvody ASIC, konfigurovatelné obvody.
Základní funkční bloky digitálních IO.
Návrhové a simulační podpůrné prostředky.
Elektrická simulace, logická simulace.
Návrh rozmístění a propojení.
Jazyk VHDL.
Nové principy pro návrh a výrobu IO.
Měření a testování IO ve výrobě.
Mikromechanické struktury.
Ekonomické aspekty při návrhu a aplikacích integrovaných obvodů.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Nastavení návrhového prostředí, demo úloha.
Elektrická simulace digitálních obvodů.
Logická simulace, kritická cesta.
Analýza nejhoršího případu, hazardy.
Základní funkční bloky digitálních IO.
Standardní řady.
Programovatelné obvody.
Návrh rozmístění a propojení.
Jazyk VHDL - struktura a syntaxe.
Jazyk VHDL - statické a dynamické struktury.
Jazyk VHDL - komplexní příklad.
Testovatelnost.
Mikromechanické struktury.

Elearning