Преподавател(и):

доц. Георги Петров  д-р

Описание на курса:

Компетенции:

1) знаят:

•Знаят начините за дизайн на електронни системи с развойни китове и интегрирани софтуерни системи за разработка

•Да могат да избират подходящ микропроцесорен или контролерен модул за решение на конкретна приложна задача

•Базови методи за решение на типови задачи свързани с програмирането на вградени системи на езика С

•Познават основите на създаване на софтуерни приложения за цифрова обработка и синтез на сигнали

•Начините за проектиране и програмиране на сложни логически блокове и крайни автомати и описанието им на VHDL

•Познават основните начини за описание на хардуерни блокове за цифрова обработка на сигнали и разбират тяхното действие на системно ниво

2) могат:

•Да работят с различни интегрирани среди за разработка на фирмуер на С

•Да използват типови демонстрационни приложения и хардуерни китове, като основа за техни тясно специализирани разработки

•Да създават, симулират и програмират сложни логически блокове и електронни модули с CPLD и FPGA, като в дизайна включват различни по сложност крайни автомати, RAM, ROM блокове, да реализират последователен и паралелен вход и изход от техните системи и да интегрират модули за цифрова обработка на сигналите, които са хардуерно реализирани

Предварителни изисквания:
Да са изучавали увод в програмируемите логически устройства и/или да имат бегли познания по VHDL. Цифрова и аналогова електроника, обща електротехника, предварителни познания в областта на програмирането на (C, C++, Java, Fortran, Pascal, VHDL и други езици) са препоръчителни. Познания в области, като микропроцесори и микроконтролери са препоръчителни. Абсолютно задължително е добро владеене на технически английски език, четене и разбиране на термини и технически описания. Задължително е владеене на умения за работа с персонален компютър и Windows XP, Vista операционни системи, умения за менажиране на файлове и папки, умения за инсталиране и конфигуриране на приложен софтуер, работа с Интернет, текстообработка – писане.

Форми на провеждане:
Редовен

Учебни форми:
Лекция

Език, на който се води курса:
Български

Теми, които се разглеждат в курса:

1. Схемотехнически реализации на цифрови електронни схеми (запознаване със серията 74XXX - OR, AND, XOR, NOR, NAND, XNOR), градивни блокове (TTL, CMOS)
2. Общи архитектурни модели на микропроцесори, специализирани архитектури на PIC, ADUC микроконтролери. Структура, начин на работа, формат на инструкциите, извличане, декодиране и изпълнение на инструкциите, възможности за работа с вградена периферия, типови свързвания и захранване на модулите. Програмиране на микроконтролерни модули, хардуерни особености на ползваните интерфейси. Увод в асемблерното програмиране за 8 битови PIC микроконтролери с «MPASM”, начини за симулиране на програмния код, откриване на неизправности, наблюдение на сигналите
3. Увод в програмирането на “С”, организация на програмния код, програмни структури, функции и типове данни, стандартен вход и изход. Програмиране на приложения за 16 битови микро контролери PIC24F на “С” с CCS.
4. Работа със серийни портове – обмен на данни между контролера и компютъра, използване на таймери и прекъсвания от тях за работа с АЦП, предаване и извеждане на данните в терминал филтриране на аналоговите данни и извеждане в терминал, съхраняване на резултатите и стандартна визуализация, работа с I2C и SPI серийни портове и свързване на допълнителни интегрални схеми – памети, температурни сензори, 7 сегментна светодиодна индикация.
5. Програмиране на 16/32 битов RISC микроконтролерен модул ARM7TDMI процесорно ядро на “С” с интегрирана среда за разработка Keil uVision3, работа с АЦП, ЦАП и цифров синтез и обработка на сигнали. Увод в цифровата обработка на сигналите. Реализация на цифрови филтри (нискочестотен, високочестотен, лентов) FIR, IIR филтри, спектрален анализ с готови FFT функции, предаване, съхраняване на данните и стандартна визуализация.
6. Увод в програмируемите логически устройства, основни функции и видове схеми CPLD и FPGA.
7. Основи на работата с Quartus II Web Edition, създаване, конфигуриране, компилиране, симулиране и програмиране на хардуерен блок.
8. Увод във VHDL, езикови конструкции (ентити – портове, декларации, константи; архитектура – декларативна част – сигнали, променливи, процеси; основни типове данни, присвояване, оператори; проверка за условия). Техники за дизайн: ползване на функции, пакети, компоненти, процедури, библиотеки; методи за дизайн и синтез на хардуер.
9. Описание и схемотехнически дизайн на комбинационни логически схеми, параленло изпълнение на операциите.
10. Реализация на ROM и RAM блокове, описание и симулация.
11. Паралелно към серийно преобразуване и серийно към паралелно преобразуване на данните при предаване. Манчестър кодиране и декодиране, NRZ кодиране и декодиране.
12. Крайни автомати – реализация на контролер за управление на стъпкови двигател, симулация и програмиране, изследване на действието и изходните електрически сигнали.
13. Крайни автомати - реализация на RS232 сериен комуникационен модул, проектиране и симулиране.
14. Описание и симулация на хардуерни блокове за цифрова обработка на сигнали – усилвателно стъпало, сумиране и разлика, делител, закъснителна линия.
15. Описание и симулация на хардуерни блокове за цифрова обработка на сигнали – нискочестотна осредняваща филтрация – проектиране и симулация, (разновидности при реализацията на FIR, IIR филтри).

Литература по темите:

1. Nigel Gardner, “PICmicro ® MCU C”, the Microchip PIC in CCS

2. http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=81

3. http://www.ccsinfo.com/content.php?page=compilers

4. Dr Peter R. Wilson, “Design Recipes for FPGAs”

5. Р.И.Грушвицкии, А.Х.Мурасев, Е.П.Угрюмов, “Проектирование систем на микросхемах с програмируемой структорой – bhv”, 2006

6. Кр. Нанчева-Филипова, В.Христов, М.Христов, И.Панайотов, “Използване на (v)HDL за синтез на електронен хардуер”, София 2004

7. “Digital-design-with-cpld-applications-and-VHDL”

8. Jari Nurmi, Tampere University of Technology, “Processor Design System-on-Chip Computing for ASICs and FPGAs”

9. http://www.altera.com/education/training/curriculum/cpld/trn-cpld.html “Introduction to VHDL (IHDL110)”

10. http://www.altera.com/education/training/curriculum/fpga-asic/trn-fpga-asic.html?GSA_pos=3&WT.oss_r=1&WT.oss=FPGA “ASIC-to-FPGA Designer Curriculum”

Средства за оценяване:

Студентите получават текущи оценки от практическа разработка, проект, участие в семинар.