Programowanie FPGA

Kurs programowania C (np. 0800-JPRO)

przedmiot obowiązkowy

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.):

- udział w laboratorium – 45

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.):

- przygotowanie do zajęć - 15

- przygotowanie do kolokwium - 20

Łącznie: 80 godz. (3 ECTS)

W1: Posiada wiedzę z zakresu architektury i programowania układów programowalnych FPGA – K_W01, K_W02

W2: Posiada wiedzę pozwalającą na zrównoleglenie algorytmu i jego implementację w strukturze FPGA układu Zynq za pomocą środowiska Vivado oraz Vivado HLS - K_W05

W3: Posiada wiedzę pozwalającą na napisanie i implementacje kodu w języku C na procesor ARM wchodzący w skład układu Zynq - K_W05

W4: Zna historię rozwoju, stan obecny oraz trendy rozwojowe układów FPGA - K_W02

U1 – Potrafi zastosować posiadaną wiedzę do analizy i reformułowania algorytmów na układy programowalne – K_U01

U2 – Analizuje wydajność algorytmu, jego „wąskie gardła” oraz potrafi dokonać krytycznej oceny przydatności układu programowalnego Zynq do przetwarzania danych K_U04, K_U05

U3 – Wykorzystuje dokumentacje techniczną i potrafi samodzielnie uzupełnić swoją wiedzę podczas tworzenia kodu K_U09

K1 - Umie krytycznie oceniać swoje umiejętności i szybkość programowania - K_K01

K2 – Posiada umiejętność prowadzenia dyskusji na temat wydajności proponowanych rozwiązań implementacyjnych, potrafi precyzyjnie zadawać pytania – K_K01

Metody dydaktyczne podające:

- pogadanka

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- wykład konwersatoryjny

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa

- laboratoryjna

- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny

- ćwiczeniowa
- laboratoryjna

Coraz bardziej złożone numerycznie zadania stawiane nowoczesnym systemom wbudowanym (ES – embedded systems) wymagają coraz wydajniejszych rozwiązań w budowie podzespołów elektronicznych. Jednym z nich jest rodzina układów programowalnych o nazwie Zynq produkowanych przez Xilinx. Ich główną zaletą jest wbudowanie w jeden scalony układ elektroniczny mikroprocesora ARM Cortex A9 wraz z układem programowalnym. Takie rozwiązanie pozwala na zredukowanie opóźnień w przesyłaniu danych pomiędzy tymi układami (w stosunku do rozwiązań, które posiadają dwa odrębne układy) i pozwala na uzyskanie wyższych wydajności przetwarzania danych.

Zajęcia poświęcone są efektywnemu programowaniu tych nowoczesnych układów.

Program zajęć:

- Architektura układów Xilinx Zynq 7000.

- Środowisko Vivado.

- Bloki funkcjonalne IP

- Programowanie układu FPGA i procesora ARM

- Debugowanie i symulacje kodu

- Magistrala AXI

- Przesyłanie danych z wykorzystaniem DMA

- Implementacja IP filtrującego sygnał

- Implementacja algorytmu mnożenia macierzy

- Wykorzystanie modułów IP dostarczonych przez producenta na przykładzie FFT

Literatura podstawowa:

1. Louise H. Crockett, Ross A. Elliot, Martin A. Enderwitz, Robert W. Stewart, “The Zynq Book, Embedded Processing with the ARM® Cortex®-A9 on the Xilinx® Zynq®-7000 All Programmable SoC”, www.zynqbook.com

2. Louise H. Crockett, Ross A. Elliot, Martin A. Enderwitz, David Northcote, “The Zynq Book Tutorials”, www.zynqbook.com/download-tuts.html

Metody oceniania:

kolokwium- W1, W2, W3, W4, U1, U2, U3, K1, K2

Kryteria oceniania:

Laboratorium: zaliczenie na ocenę na podstawie dwóch kolokwiów

ndst – <50%

dst- 50% - 59%

dst plus- 60% - 69%

db- 70% - 79%

db plus- 80% - 89%

bdb- >=90%

nie dotyczy