Detail předmětu
Návrh digitálních integrovaných obvodů VLSI a jazyk VHDL
FEKT-BPC-NDIAk. rok: 2025/2026
Pokročilý návrh digitálních systémů v jazyce VHDL. Praktický návrh sekvenčních systémů a stavových automatů. Návrh periferií a komunikačních rozhraní SPI, UART apod. Implementace aritmetických operací v jazyce VHDL. V rámci předmětu budou studenti realizovat projekt implementovatelný do obvodu FPGA. Bude kladen velký důraz na metodiku návrhu, návrh jednotlivých bloků a verifikaci návrhu jako celku. Projekt se bude řešit ve skupinách a musí být následně obhájen formou záverečné zprávy ve zkouškovém období
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
- absolvovat předmět BPC-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
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
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, UART, apod.),
- umí implementovat logický systém do programovatelného obvodu,
- je schopen verifikovat a vyhodnotit navržený logický systém.
Studijní opory
Základní literatura
Kang, Yusuf Leblebici, Chulwoo Kim, CMOS Digital Integrated Circuits, 2019, ISBN 978-9353165093 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-NCP bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-AUD bakalářský
specializace AUDB-TECH , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
- Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program BPC-MET bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program BPC-SEE bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
- Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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
Vyučující / Lektor
Osnova
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.