Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Projektowanie systemów kontrolno-pomiarowych w układach programowalnych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-AR2SPOKO Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0618) Interdyscyplinarne programy i kwalifikacje związane z technologiami informacyjno-komunikacyjnymi
Nazwa przedmiotu: Projektowanie systemów kontrolno-pomiarowych w układach programowalnych
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Przedmioty specjalistyczne I
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

W celu przyswojenia treści wykładu i możliwości praktycznego wykorzystania przedłożonych w nim informacji na ćwiczeniach, wymaga się uzupełnienia wiedzy z zakresu podstaw techniki cyfrowej oraz języka VHDL.

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.75 ):

- udział w wykładach - 15h

- udział w laboratorium – 45h

- konsultacje z nauczycielem akademickim- 15h


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.65):

- przygotowanie do laboratorium – 15h

- przygotowanie do egzaminu- 30h

- przygotowanie do kolokwium - 15h

- studiowanie literatury - 5h


Łącznie: 140 godz. ( 5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

W1: posiada wiedzę w zakresie elektroniki i technik cyfrowych, oraz posiada wiedzę z zakresu budowy i działania systemów cyfrowych – K_W01

W2: posiada wiedzę w zakresie stosowania języka opisu sprzętu VHDL i jego konstrukcji do opisu działania systemów kontrolno-pomiarowych – K_W01, K_W13

W3: posiada wiedzę w zakresie stosowania specjalistycznych narzędzi i języków programowania do budowy systemów wbudowanych w układach programowalnych – K_W05


Efekty uczenia się - umiejętności:

U1: stosując języki programowania VHDL, C lub asembler potrafi oprogramować oraz zweryfikować poprawność działania systemu cyfrowego zaimplementowanego w strukturze układu programowalnego – K_U08, K_U11

U2: potrafi dokonać wyboru odpowiednich narzędzi programistycznych do realizacji przedłożonego zadania – K_U05

U3: wykorzystuje właściwie wybrane narzędzia programistyczne do realizacji zaawansowanych projektów systemów kontrolno-pomiarowych w strukturach układów programowalnych – K_U03, K_U12

U4: posiada umiejętność samodzielnego wyszukiwania niezbędnych informacji koniecznych do rozwiązywania zadanego problemu z zakresu projektowania i implementacji systemów kontrolno-pomiarowych w układach programowalnych – K_U01


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1: zna poziom własnej wiedzy, potrafi precyzyjnie formułować pytania używając do tego celu języka technicznego - K_K01

K2: potrafi pracować samodzielnie i w zespole - K_K02

K3: student działa i myśli kreatywnie rozwiązując zagadnienia z zakresu techniki cyfrowej - K_K03

K4: posiada świadomość skutków wadliwie działających systemów kontrolno-pomiarowych - K_K07

Metody dydaktyczne eksponujące:

- pokaz

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- laboratoryjna
- projektu

Skrócony opis:

Celem zajęć jest przekazanie wiedzy z zakresu budowy, działania oraz programowania w strukturach układów programowalnych systemów cyfrowych. W trakcie zajęć przedstawione zostaną metody optymalnego projektowania układów synchronicznych i asynchronicznych oraz zostaną omówione zagrożenia związane z występowaniem wyścigów, hazardu i efektu metastabilności. Student zostanie zaznajomiony ze środowiskami programistycznymi ISE Design Suite, Xilinx Platform Studio oraz pBlazIDE, dzięki którym możliwa będzie realizacja systemów cyfrowych. W trakcie wykładu zostają omówione wybrane zagadnienia związane z sposobami testowania systemów elektronicznych oraz projektowania przy użyciu narzędzi wyższego poziomu.

Pełny opis:

Główne zagadnienia poruszane na wykładzie:

1. Zaawansowane techniki projektowania systemów cyfrowych

- Układy kombinacyjne;

- Układy sekwencyjne synchroniczne i asynchroniczne;

2. Modelowanie układów kombinacyjnych z użyciem języka VHDL;

3. Modelowanie sekwencyjnych bloków logicznych z użyciem języka VHDL;

4. Procesor PicoBlaze jako złożony system sekwencyjny; Implementacja i Testowanie;

5. Oprogramowanie i implementacja w strukturze FPGA przykładowych systemów kontrolno-pomiarowych działających w oparciu o procesor PicoBlaze;

6. Implementacja 32-bit procesora MicroBlaze w strukturze FPGA z wykorzystaniem środowiska programistycznego EDK;

7. Metodyka programowania i implementacji przykładowych systemów kontrolno-pomiarowych działających w oparciu o procesor MicroBlaze i dostępne IPCore;

7. Narzędzia i języki programowania wyższych poziomów

Laboratorium:

1. Projektowanie, implementacja i modelowanie przy użyciu języka VHDL układów sekwencyjnych i kombinacyjnych

2. Metody testowania systemów elektronicznych

3. Implementacja procesora PicoBlaze w strukturze FPGA.

4. Implementacja procesora MicroBlaze w strukturze FPGA.

5. Tworzenie modułów IPCore użytkownika oraz ich zastosowanie w systemie wbudowanym.

Zadania realizowane będą głównie z wykorzystaniem zestawów uruchomieniowych firmy Digilent z układami programowalnymi Spartan3E

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. Zwoliński M.: Digital System Design with VHDL, Prentice Hall, 2004

2. Nowakowski M.: PicoBlaze. Mikroprocesor w FPGA, BTC, 2009

3. Xilinx Corp: EDK Concepts, Tools, and Techniques. Hands-On Guide to Effective Embedded System Design, UG683, 2012

4. Gaikwad P.: Xilinx Chipscope Pro to Visualize FPGA Internal Signals, Lambert, 2014

Literatura uzupełniająca:

1. Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych, PWN, 2003

2. Kulesz Z.: Programowanie sterowników czasu rzeczywistego w układach PLD i FPGA, Politechnika Białostocka, 2015

3. Churiwala S.: Designing with Xilinx® FPGAs Using Vivado, Springer, 2016

4. Narzędzie programistyczne Xilinx Platform Studio oraz Embedded Development Kit (EDK):

https://www.xilinx.com/products/design-tools/platform.html

5. Strona poświęcona procesorowi PicoBlaze:

http://www.picoblaze.info/tools.html

6. Dokumentacja techniczna zestawu z układem Spartan3E:

Spartan-3E FPGA Starter Kit Board User Guide, UG230 (v1.2), 2011

https://www.xilinx.com/support/documentation/boards_and_kits/ug230.pdf

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z laboratorium oraz pozytywnego wyniku egzaminu pisemnego.

Egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi i zamkniętymi sprawdza osiągnięcie efektów: W1, W2, W3.

Laboratorium zaliczane jest na podstawie średniej z ocen cząstkowych uzyskanych z dwóch kolokwiów weryfikujących praktyczne umiejętności studenta w zakresie programowania w strukturach układów programowalnych systemów cyfrowych.

Kolokwia sprawdzają osiągnięcie efektów: U1, U2, U3, U4, K1, K2, K3, K4.

Kryteria oceniania:

ndst - <0% - 45%)

dst – <45% - 55%)

dst plus – <55% - 65%)

db – <65% - 75%)

db plus – <75% - 85%)

bdb - <85% - 100%>

Praktyki zawodowe:

„nie dotyczy”

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-29 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Frankowski
Prowadzący grup: Robert Frankowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (w trakcie)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Frankowski
Prowadzący grup: Robert Frankowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2022-02-28 - 2022-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Robert Frankowski
Prowadzący grup: Robert Frankowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.