02139 Digital Elektronik 2

2024/2025

Kursusinformation
Digital Electronics 2
Engelsk
5
Bachelor
Retningsspecifikt kursus (BSc), Computer Engineering
Retningsspecifikt kursus (BSc), Elektroteknologi
F1B (tors 13-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger, gruppearbejde og hjemmeopgaver. Obligatoriske øvelser.
13-uger
F1B
Skriftlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Karakteren fremkommer ved helhedsvurdering af individualiserede grupperapporter og en skriftlig eksamen.
Skriftlig eksamen: 2 timer
Alle hjælpemidler - uden adgang til internettet
7-trins skala , ekstern censur
02138
Martin Schoeberl , Tlf. (+45) 4525 3743 , masca@dtu.dk
01 Institut for Matematik og Computer Science
http://www.compute.dtu.dk/courses/02139
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
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 simulerings- og synteseværktøje, 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, og anvende gængse simulerings- og synteseværktøjer til at realisere disse kredsløb i rekonfigurerbar hardware (FPGA) under anvendelse af 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 tilstandsmaskinekontrolenhed.
  • Forklare fænomenet logisk hazard og i konkrete eksempler eliminere sådanne.
Kursusindhold
Design af medium komplekse digitale kredsløb ved hjælp af moderne designmetoder.
Beregning af forsinkelsestid og energiforbrug i kombinatoriske kredsløb vha. R-C-Switch modeller. 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 HDL: (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 Chisel og tilhørende simulations- og synteseværktøjer og prototyperealisering i FPGA teknologi (p.t. Chisel, GKTWave og Xilinx Vivado).
Bemærkninger
Kurset indgår på 2. semester af bachelorretningen i Elektroteknologi.
Sidst opdateret
02. maj, 2024