02328 Digital elektronik

2024/2025

Kursusinformation
Digital electronics
Dansk
5
Diplomingeniør
Obligatorisk kursus (B Eng), IT-elektronik
F4B (fre 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger, øvelser og projekt
13-uger
F4B
Skriftlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Den endelige karakter gives på baggrund af en helhedsvurdering (skriftlig eksamen og projektrapport)
Skriftlig eksamen: 4 timer
Skriftlige hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
02320
02138. 30081. 34331
(02311/02317). 01904
Flemming Stassen , Lyngby Campus, Bygning 322, Tlf. (+45) 4525 3753 , flst@dtu.dk
Edward Alexandru Todirica , Tlf. (+45) 4525 3748 , eato@dtu.dk
01 Institut for Matematik og Computer Science
http://courses.compute.dtu.dk/02320
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
Kursets formål er at sætte den studerende i stand til at analysere, designe, simulere, implementere, afprøve og dokumentere
- digitale systemer på Register Transfer Level (RTL) niveau
- synkrone sekvensmaskiner
under anvendelse af rekonfigurerbar hardware.

Kurset sætter 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 og Xilinx Vivado) og at realisere disse kredsløb i rekonfigurerbar hardware (FPGA-teknologi).
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Redegør for de grundlæggende begreber og antagelser omkring synkrone digitale kredsløb – den 'diskrete abstraktion' samt den grundlæggende struktur ved brug af logiske funktioner (kombinatoriske kredsløb) og hukommelseselementer (flip-flops).
  • Forklar virkemåde og realisering af digitale kredsløb opbygget af logiske porte (som AND, OR, NOT, NAND, NOR) og oversæt mellem logiske udtryk (boolsk algebra) og digitale kredsløb.
  • Forklare virkemåde og realisering af grundlæggende hukommelseselementer (D flip-flop’s og D-latche)
  • Redegøre for opbygning og virkemåde af synkrone tilstandsmaskiner samt beskrive trin for trin hvorledes en sådan tilstandsmaskine designes (tilstandsgraf, tilstandstabel, tilstandsminimering, tilstandskodning, etc.)
  • Omsætte et verbalt designoplæg til en specifikation af et digitalt kredsløb ved brug af Boolesk algebra, sandhedstabeller, tilstandsgrafer m.v. og efterfølgende at syntetisere og implementere kredsløbet
  • Demonstrere grundlæggende kendskab til simulerings- og synteseværktøjer for digitale kredsløb, og herunder kunne beskrive mindre kredsløb i et hardwarebeskrivende sprog (som f.eks. VHDL)
  • 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 opbygning og virkemåde af et sekventielt kredsløb bestående af en datavej og en tilhørende tilstandsmaskine/​​kontrolenhed samt designe en sådan FSMD-realisering af simple algoritmer og styringskredsløb
  • Forklare fænomenet metastabilitet
  • Analysere, opdele og implementere et hardwareprojekt i samarbejde med 1 til 2 medstuderende
  • Dokumentere et sådant designarbejde i en teknisk rapport
Kursusindhold
• FSM (endelig tilstandsmaskine) og FSMD (endelig tilstandsmaskine med datavej).
• Hardware design ved brug af hardware-beskrivende sprog (p.t. VHDL).
• FPGA teknologi: struktur og virkemåde.
• Laboratorieøvelser dækkende VHDL og CAD-værktøjer til simulering, syntese og prototype udvikling ved FPGA technology (p.t. Xilinx).
Sidst opdateret
02. maj, 2024