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 |
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. Dopuszcza się także możliwość wprowadzenia środowiska Vivado. 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; 8. 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; 6. Implementacja układu cyfrowego w strukturze APSoC (opcjonalnie). Zadania realizowane będą głównie z wykorzystaniem zestawów uruchomieniowych firmy Digilent z układami programowalnymi Spartan3E i Zynq 7000. |
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 7. Dokumentacja techniczna zestawu ZYBO Z7: https://www.xilinx.com/support/university/boards-portfolio/xup-boards/DigilentZYBO.html |
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 kolokwium i projektu 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 2021/22" (zakończony)
Okres: | 2022-02-21 - 2022-09-30 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ WYK
LAB
PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
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 2022/23" (zakończony)
Okres: | 2023-02-20 - 2023-09-30 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ WYK
LAB
PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
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 2023/24" (w trakcie)
Okres: | 2024-02-20 - 2024-09-30 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Robert Frankowski | |
Prowadzący grup: | (brak danych) | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.