At sætte deltagerne i stand til at analysere, designe, simulere,
implementere, afprøve og dokumentere digitale kredsløb som
foretager simple beregninger eller simple styringssopgaver ved
anvendelse af gængse syntese- og simuleringsværktøjer (p.t. VHDL,
ModelSim og Xilinx ISE) og at realisere disse kredsløb i
rekonfigurerbar hardware (FPGA-teknologi).
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Konstruere digitale kredsløb/systemer som foretager simple
beregninger eller simple styringssopgaver og vurdere alternative
realiseringer mht. areal, hastighed og energiforbrug.
Beskrive sådanne systemer i et hardwarebeskrivende sprog
(VHDL), og anvende gængse syntese- og simuleringsværktøjer til at
realisere disse kredsløb i rekonfigurerbar hardware (FPGA) under
anvendelse af VHDL-skabeloner og prædefinerede design-flows.
Dokumentere et sådant designarbejde i en teknisk rapport.
Redegøre for forskellen på en Mealy og en Moore type
tilstandsmaskine og analysere og konstruere sådanne synkrone
tilstandsmaskiner.
Beregne forsinkelsestid og energiforbrug af et givent
kombinatorisk kredsløb vha. R-C-switch modeller.
Definere og forklare/redegøre for tidsparametre for komponenter
på RTL-niveau (registre og logik) og på baggrund af disse at
beregne kritiske signalveje for et givent sekventielt kredsløb og
bestemme den minimalt mulige periodetid for kloksignalet.
Forklare fænomenet metastabilitet og beskrive hvorledes
inputsignaler kan synkroniseres.
Beskrive princippet bag en FPGA-chip og forklare hvorledes den
kan konfigureres til at realisere et givent sekventielt
kredsløb.
Forklare opbygning og virkemåde af et sekventielt kredsløb
bestående af en såkaldt data-path og en tilhørende
tilstandsmaskine/kontrolenhed.
Designe en sådan FSMD-realisering af simple algoritmer og
styringskredsløb.
Forklare fænomenet logisk hazard og i konkrete eksempler
eliminere sådanne.
Kursusindhold:
Beregning af forsinkelsestid og energiforbrug i kombinatoriske
kredsløb vha. R-C-Switch modeller. Makromodeller og tidsparametre
for kombinatoriske kredsløb og flip-flops. Beregning af kritisk vej
for et givent kredsløb, dvs. den minimale periodetid af
kloksignalet ved hvilken kredsløbet kan operere korrekt.
Metastabilitet og synkronisering af asynkrone inputsignaler.
FPGA-teknologi: Grundlæggende opbygning og virkemåde.
FSMD-skabelon for et digitalt kredsløb (en såkaldt data-path med en
tilhørende tilstandsmaskine).
Grundlæggende VHDL: (a) selve sproget, (b) semantiken forstået ud
fra hvordan en given beskrivelse simuleres, og (c) kode-skabeloner
for kombinatoriske og sekventielle kredsløb.
Øvelser i praktisk brug af VHDL og tilhørende simulations- og
synteseværktøjer og prototyperealisering i FPGA teknologi (p.t.
ModelSim and Xilinx ISE).
Bemærkninger:
Kurset indgår på 2. semester af bachelorprogrammet i
Elektroteknologi.
