І. Общи условия

1. Цел на обучението

Целта на обучението, провеждано в рамките на този курс е да разшири знанията и практическите умения на обучаващите се за работа с модерната съвременна елементна база за изграждане на цифрови електронни устройства и CADсистемите за тяхното проектиране и симулация.

В рамките на провежданото обучение, курсистите се запознават с методологичните, алгоритмичните, технологичните и схемотехничните основи наелектронните препрограмируеми схеми (CPLD, FPGA).В него се поставят основите за изграждане на умения за осъществяване на проекти от идея до практическа реализация. В лекциите се представят вътрешната архитектура и градивните блокове на семействата CPLDи FPGAприбори, развойните средства (WebPackISE)за работа с тях, както и последователността от действия която трябва да се спазва в процеса на тяхното използване.

Специално място се отделя на практическото използване и автоматизираното проектиране на системи използващи  малкия програмно изграждан 8 битов RISC вграден процесор PicoBlaze който по най-ефективен начин използва финната вътрешна структура на FPGA чипа, осигурявайки по този начин едно минимаксно Чебишевско отношение между физическата реализация на неговата структура и тази на FPGA чипа.Обръща се внимание на системния подход на проектиране с използване на езика за описание от високо ниво(VHDL).

Така, като цяло,обучаващите се придобиват практически умения не само за компютърната симулация, но и за цялостната реализация на проекти с програмируеми схеми.

2. Предназначение на курса

Курсът е ориентиран към студенти, ученици и любители, които искат да проектират, разработват и внедряват изделия базирани на препрограмируеми прибори. В него могат да вземат участие и преподаватели в училища и извънкласни академии, които искат да въведат използването на препрограмируеми прибори в програмата си.

3. Какво ще научите от курса?

В рамките на провежданото обучение курсистите придобиват представа какво представляват препрограмируеми прибори, как се работи с тях, какви програмни продукти се използват при конструиране на изделия, методите за тяхната верификация, какво представляват вградените процесори, технологията за тяхното проектиране и още много полезни неща, които са необходими, за реализацията на изделия използващи препрограмируеми прибори.

4.  Допълнителни условия

С оглед запазването на всички проведени практически упражнения, желателно е всеки обучаващ да си осигури лаптоп. За успешното изучаване на учебното съдържание участниците в курса е желателно на притежават начални познания по цифрова схемотехника.След успешно завършване на курса, всеки обучаващ ползва 30% отстъпка  при записване на курс за проектиране на печатни платки с OrCadи 5% отстъпка  при закупуване на програмируеми и допълнителни модули.

ІІ. Учебна програма

2. Учебно съдържание на дисциплината

2.1. Хорариум на учебната дисциплина

2.2. Лекции

1.Въведение в програмируемата логика _______________________________________ 2 часа

Видове програмируеми схеми.CPLD, FPGA. Особености. Предимства и недостатъци.

2 Комплексни програмируеми схеми ______________________________ ____________2 часа

Видове комплексни програмируеми прибори. Вътрешна  архитектура. Макроклетка  Свързваща матрица. Входно-изходни блокове. Генериране на продукт-терми.

3 Програмируеми схеми тип Cool Runer_______________________________________ 2 часа

Видове. Вътрешна архитектура. Макроклетка. Свързваща матрица. Входно-изходни блокове. Генериране на продукт-терми. Вградени апаратни особености.

4 Програмируеми схеми тип FPGA____________________________________________ 2 часа

Исторически бележки. Предпоставки за появата на препрограмируеми схеми. Видове. Вътрешна  архитектура. Входно-изходни блокове. Входно-изходни стандарти на сигнали. Логически конфигурируеми блокове. Структура. Съсредоточена и разпределена памет. LUTтаблици. Апаратни умножители. Преместващи регистри. DCM.Цифрово управляем импеданс (DCI).

5 Практическото използване на схеми тип FPGA_______________________________ 3 часа

Използване на LUTтаблиците.Използване на съсредоточената и разпределената памет. Използване на апаратните умножители. Използване на преместващите регистри. Използване на DCM.Използване на DCI. Начини за конфигурация. Конфигурационни памети.

6. Програмни средства за реализиране на апаратните особености_________________ 2 часа

Интегрирана среда за автоматизирано проектиране на препрограмируеми схеми WebPackISE. Видове вградени редактори за въвеждане на схеми. Език за описание от високо ниво VHDL.  Задаване на атрибути, директиви, локални и глобални параметри. Автоматизирано генериране на абстрактни логически модули. Функционална и времева симулация на проекти създадени в средата WebPack. Използване на потребителски файлове. Основни подходи за верификация на проекти създадени в средата WebPack.

7. Вградени процесори _______________________________________________________ 2 часа

Вградени процесори. Предпоставки и необходимост от използването им. Многофункционалност на вградените процесори Видове. Вътрешна  архитектура.

2.3.Лабораторни упражнения

1. Проектиране на схеми с програмна среда WebPack14.6на Xilinx. Запознаване с техническите характеристики, потребителския интерфейс, работа със схемен и HDL редактор.__________________________________________________________ 3 часа

2. Моделиране и изследване на комбинационни логически схеми с WebPack14.6. Въвеждане на принципна схема, функционална симулация, синтез на проекта и програмиране на чипа_______________________________________________ 3 часа

3. Изследване на мултиплексори, демултиплексори, дешифратори и цифрови компаратори в средата WebPack– създаване на проект, задаване на тестова последователност, функционална симулация, синтез и програмиране на чипа3 часа

4. Изследване на последователностни логически схеми в средата WebPack14.6 – създаване на проект, задаване на тестова последователност, функционална симулация, синтез и програмиране на чипа_____________________________ 3 часа

5. Изследване на паралелни и преместващи регистри в средата WebPack– създаване на проект, задаване на тестова последователност, функционална симулация, синтез и програмиране на чипа в кита_________________________________________ 3 часа

6. Изследване на генератор за контролна сума, използван при предаване на данни по еднопроводния интерфейс на Dallas semiconductors. Създаване на тестова последователности провеждане на функционална симулация.Програмиране на чипа в апаратна развойна среда_______________________________________ 3 часа

7. Изследване на генератор на м последователности. Създаване на тестова последователности провеждане на функционална симулация.Програмиране на чипа в в апаратна развойна среда_____________________________________ 3 часа

8. Теоретичние основи на процеса на автоматизирано проектиране на вградени РicoBlazeбазирани системи.Многоплановост и формализация на задачата._________  3 часа

9 Физическа формулировка на задачата за проектиране на вградени РicoBlazeбазирани системипосредством вербално или текстово представяне. Съставяне на файла отразяващ описанието на връзките между компонентите изграждащи проектираната система.Формиране на йерархията на проекта.Съставяне на асемблерска програма за вградения процесора PicoBlaze.Реализация на на малка РicoBlazeбазирана система с вградена UARTкомуникация  _______________________________  6 часа

3. Преподаване и обучение

3.1. Лекционно обучение.

Лекциите се провеждат в удобно за обучаващите се време и място.

3.2. Практическообучение.

Упражненията се провеждат на компютри собствентост на курсистите.

 3.3.Форми на сътрудничество с преподавателя по време на обучението.

Консултации и дискусии в приемните часове на преподавателя с оглед подпомагане на индивидуалната самостоятелна работа на обучаващите се.

Знанията на участниците в курса се оценяват чрез писмен изпит, който  се провежда в края на обучението по предварително подготвени въпроси. Крайната оценка се получава въз основа на резултата от писмения изпит и обобщената оценка от лабораторните упражнения и отделните курсови проекти.

                                                                ИЗГОТВИЛ ПРОГРАМАТА:

                                                                                             (гл. ас.д-р. инж.Вл.Иванов)

За подробности и контакти относно организацията на курса: tvoinova@tu-sofia.bg