Цифровые устройства и микропроцессоры. Часть 2. Комбинационные и последовательностные устройства

В этой части курса рассмотрены вопросы построения и реализации в ПЛИС комбинационных и последовательностных устройств от простейших шифраторов и мультиплексоров до конечных автоматов, фильтров и генераторов сигналов. Также изучаются вопросы арифметики в фиксированной и плавающей точках, моделирования работы цифровых устройств, состязаний сигналов и метастабильности. Включает лабораторный практикум. К особенностям курса относится значительное количество лабораторных работ и одновременное изучение теории, языка программирования VHDL и особенностей построения современных ПЛИС.

Курс включает в себя теоретические лекции и лабораторный практикум. На лекциях изучаются различные типы цифровых устройств, не затрагивая вопросы их реализации. В лабораторном практикуме выполняется реализация различных цифровых устройств на ПЛИС Xilinx Artix с использованием языка VHDL и IP ядер.

Базовые знания по информатике

Введение

Модуль 1. Комбинационные цифровые устройства

• Тема 1. Базовые логические функции и логические вентили
• Тема 2. Шифраторы, дешифраторы и кодопреобразователи
• Тема 3. Мультиплексоры, демультиплексоры и коммутаторы
• Тема 4. Сумматоры и умножители
• Тема 5. Cинхронные цифровые устройства

Модуль 2. Последовательностные цифровые устройства<br> Тема 6. Триггеры<br> Тема 7. Регистры<br> Тема 8. Счетчики<br> Тема 9. Память<br> Тема 10. Конечные автоматы 

Модуль 3. Арифметика в фиксированной и плавающей точке<br> Тема 11. Представление чисел в фиксированной точке<br> Тема 12. Представление чисел в плавающей точке<br> Тема 13. Математические операции<br>

Модуль 4. Дополнительные вопросы проектирования цифровых устройств<br> Тема 15. Временной анализ цифровых устройств<br> Тема 16. Метастабильность<br> Тема 17. Цепи сброса<br> Тема 18. Вопросы быстродействия, количества ресурсов и энергопотребления<br> ема 19. Плохой стиль проектирования ЦУ 

Перечень лабораторных работ

1. Создание рабочего проекта. Реализация логических вентилей
2. Реализация шифраторов, дешифраторов и кодопреобразователей
3. Реализация мультиплексоров, демультиплексоров и коммутаторов
4. Реализация простейших сумматора и умножителя. Использование IP ядер
5. Цикл разработки и его цели
6. Синхронные и асинхронные триггеры
7. Реализация регистров и устройств на их основе. Моделирование работы цифровых устройств
8. Кольцевой и реверсивный счетчики
9. Одно- и двухпортовая память RAM/ROM
10. Реализация конечных автоматов
11. Скользящее среднее
12. Согласованный фильтр
13. Фильтр нижних частот

В результате освоения курса студент будет иметь теоретические знания по различным комбинационным и последовательностным устройствам и навыки их реализации в ПЛИС на языке VHDL с использованием среды разработки Vivado

• способность решать практические задачи применения внутренних модулей МК;
• способность разработки устройств мониторинга и управления