Kursplan för Konstruktion av digitala elektroniksystem

Kursplan fastställd 2020-02-17 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnDesign of digital electronic systems
  • KurskodDAT094
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPEES
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeDatateknik, Elektroteknik
  • InstitutionDATA- OCH INFORMATIONSTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 15118
  • Max antal deltagare48
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej

Poängfördelning

0120 Laboration 7,5 hp
Betygsskala: TH		7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundkurser i logikkonstruktion och elektronikkretsar.  Grundläggande färdigheter i hårdvarubeskrivande språk (VHDL eller Verilog).

Syfte

Kursen kombinerar en översikt av konstruktionsplattformar med djupdykningar inom utvalda områden för att ge studenten praktiska insikter i hur man bygger avancerade inbyggda elektroniksystem. Ett fokus är konstruktion av digital hårdvara med bas i hårdvarubeskrivande språk och motsvarande hjälpmedel och representationer. Abstraktionsnivån sträcker sig från småskalig kombinatorisk och sekventiell logik till att styra dataflöden mellan större moduler. Ickefunktionella krav såsom prestanda grundas på elektroniknivån.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

- Specificera hårdvarubeteende med hierarkiska och parametriserade beskrivningar.

- Implementera och verifiera digitala delar av elektroniksystem i FPGAer med hjälp av hårdvarubeskrivande språk (HDLer) samt enkla konstruktionsverktyg (EDA-verktyg) såsom HDL-simulatorer och syntesverktyg.

- Diskutera hur konstruktionsbeslut kan påverka kostnader för konstruktion, tillverkning och användning av digitala elektroniksystem och -komponenter.

- Redogöra för kostnader, prestanda och andra signifikanta egenskaper hos vanliga teknologiplattformar (FPGA, ASIC, mjukvara på processor, komponenter på kretskort, …).

- Redogöra för metoder för kommunikation och synkronisering mellan hårdvarukomponenter; och välja mellan alternativa metoder utgående från kapacitet och kostnader.

Innehåll

Kursen behandlar grundläggande konstruktionsaspekter för digitala elektroniksystem, med tyngdpunkt på moderna HDL- och verktygsbaserade metoder.  Den bygger på och utvidgar kunskaper och färdigheter från grundläggande nivå.  Stoffet är uppdelat i fyra huvudteman:

- Kombinatorisk och sekvensiell logik: beskrivningar på grindnivå och RTL-nivå; tillståndsmaskiner; hårdvarubeskrivande språk (HDLer).

- Hierarki och aritmetik: instantiering och parametrisering; HDL- och skript-baserad parametrisering; talrepresentationer.

- Icke-funktionella aspekter och kostnadsmått: hårdvaruuppbåd / chipyta; bandbredd, fördröjning, effekt; pipelining, iterationsgränser; teknologialternativ.

- Block-till-block-kommunikation: bussar, handskakning, protokoll, metastabilitet; nätverk på chip; FIFO-buffertar; klockdomäner. 

Laborationer baseras på konfigurerbar hårdvara (FPGA) som programmeras i VHDL och C/C++/SystemC.

Organisation

Varje huvudtema bygger på föreläsningar, övningar, hemarbeten och obligatoriska laborationer.  Laborationsrapporter och andra inlämningar används för betygssättning. 

Litteratur

VHDL-litteratur är användbar för labkursen och senare kurser inom EESD-programmet.  Vi rekommenderar läroboken Dally et al: "Digital Design Using VHDL: a Systems Approach" och referensboken Ashenden: "Designer's Guide to VHDL" (den senare finns tillgänglig som E-bok från Chalmers' bibliotek); andra bra VHDL-böcker kan också användas.  Forskningsartiklar och annat kompletterande material görs tillgängliga under kursens gång.

Examination inklusive obligatoriska moment

Examination och betygssättning grundas på genomförande av obligatoriska laborationer samt på obligatoriska och frivilliga inlämningar i varje tema.  För godkänt betyg på kursen krävs godkända prestationer i samtliga teman.