Digitalni elektronski sistemi

Opis predmeta

Postopek zasnove digitalnega elektronskega sistema. Prednosti digitalne tehnologije in pregled tehnoloških izvedb digitalnih sistemov. Razlike med modelom digitalnega vezja in realnim vezjem. Programirljiva vezja FPGA in programirljivi digitalni sistemi na integriranem vezju.

Strojno-opisni jezik VHDL: signali, izrazi, opis obnašanja vezja, opis strukture, sekvenčna vezja in testne strukture. Opis delovanja logičnih vezij na nivoju RTL (angl.: Register-Transfer Level) in načrtovalska pravila za avtomatsko sintezo logike. Primer zasnove preprostega digitalnega elektronskega sistema: od algoritma do izvedbe v ciljni tehnologiji. Ocenjevanje izvedbe s stališča zmogljivosti, velikosti, cene, porabe moči in razvojnega časa.

Zasnova in izvedba mikroračunalnika: arhitektura in specifikacija delovanja, opis ukazov in razlaga časovnega poteka operacij v posameznem urnem ciklu, zasnova in opis gradnikov (pomnilnik, procesorski del, krmilna logika, vmesniki) s strojno-opisnim jezikom, izdelava gradnikov in njihova integracija v digitalni sistem. Priprava testnih programov za preizkus delovanja izdelanega sistema.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 1. stopnja

Cilji in kompetence

Osvojiti načrtovalske postopke pri zasnovi digitalnih elektronskih sistemov za različne ciljne tehnologije. Pridobiti znanje za praktično izdelavo digitalnega elektronskega sistema na podlagi načrtovalskih zahtev.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja s praktičnimi prikazi in laboratorijske vaje za utrditev teoretičnih osnov in izvedbo digitalnih sistemov.

Predvideni študijski rezultati

Študent bo znal:

razložiti modeliranje digitalnih sistemov
uporabiti ustrezne metode razvoja vezij
opisati zasnovo in izvedbo digitalnega sistema
ovrednotiti različne tehnološke izvedbe

razviti logično vezje za določeno nalogo

Reference nosilca

1. TROST, Andrej, ŽEMVA, Andrej. Design of custom processors for the FPGA devices. Elektrotehniški vestnik, ISSN 2232-3228, 2012, vol. 79, no. 1/2, str. 55-60

2. TROST, Andrej, ZAJC, Baldomir. Logic emulators in digital systems education. V: International Conference on Computer as a Tool, April, 27., 28., 29. 2011, Lisbon, Portugal. EUROCON 2011

3. TROST, Andrej, ŽEMVA, Andrej. Teaching design of video processing circuits. International journal of electrical engineering education, ISSN 0020-7209, Apr. 2012, vol. 49, no. 2, str. 170-178

4. PAVLIHA, Denis, TROST, Andrej. MPEG-2 multiplexer in FPGA technology = Podatkovni multiplekser MPEG-2 TS v vezju FPGA. Informacije MIDEM, ISSN 0352-9045, mar. 2011, letn. 41, št. 1, str. 53-58

5. PERKO, Klemen, KOCIK, Rémy, HAMOUCHE, Rédha, TROST, Andrej. A modelling-based methodology for evaluating the performance of a real-time embedded control system. Simulation modelling practice and theory, ISSN 1569-190X, Aug. 2011, vol. 19, no. 7, str. 1594-1612

Temeljni viri in literatura

1. A. Trost, Načrtovanje digitalnih vezij v jeziku VHDL, Založba FE/FRI, 2011.

2. M. Ercegovac, T. Lang, J. H. Moreno, Introduction do Digital Systems, John Wiley & Sons, 1999.

3. M. M. Mano, Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, 2007.