Rok akademicki: 2030/2031 Kod: EIT-1-304-s Punkty ECTS: 4 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Kierunek: Informatyka Specjalność: -
Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -
Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3 Strona www: http://aq.ia.agh.edu.pl/Aquarium/Dydaktyk/Wyklady/PTC/PDF.php
Osoba odpowiedzialna: dr inż. Kołek Krzysztof (kko@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Kołek Krzysztof (kko@agh.edu.pl)
Piątek Marcin (mpi@agh.edu.pl)
dr inż. Marchewka Dariusz (dmar@agh.edu.pl) dr inż. Piątek Paweł (ppi@agh.edu.pl)
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza
M_W001 Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji
IT1A_W08, IT1A_W09
Kolokwium
M_W002 Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych
IT1A_W08, IT1A_W09
Kolokwium
M_W003 Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A IT1A_W08, IT1A_W09
Kolokwium
M_W004 Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania
współczesnych procesorów
IT1A_W08, IT1A_W09
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji
IT1A_U15, IT1A_U19 Kolokwium
M_U002 Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny IT1A_U15, IT1A_U19, IT1A_U21
Kolokwium
M_U003 Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne
IT1A_U15, IT1A_U19 Kolokwium
M_U004 Zna oraz potrafi oprogramować procesor w języku asembler
IT1A_U21 Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Zna rolę systemów cyfrowych w aktualnym kontekście techniki oraz ich wpływ na społeczeństwo
IT1A_K02, IT1A_K04, IT1A_K06
Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi
Forma zajęć
Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Inne Zajęcia terenowe Zajęcia E-learning Wiedza
M_W001 Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego
zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji
+ - - - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych
+ - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A
+ - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania
współczesnych procesorów
+ - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj
funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji
- - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny
- - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne
- - + - - - - - - - -
M_U004 Zna oraz potrafi
oprogramować procesor w języku asembler
- - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Zna rolę systemów cyfrowych w aktualnym kontekście techniki oraz ich wpływ na społeczeństwo
+ - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
Układy analogowe w technice cyfrowej (2 godziny)
Bierne układy elektroniczne, dioda, dioda Zenera, tranzystor bipolarny, polaryzacja, praca tranzystora e roli klucza, wzmacniacz operacyjny.
Układy scalone rodziny TTL. Bramki logiczne (2 godziny)
Budowa oraz charakterystyka układów rodziny TTL, parametry elektryczne, parametry czasowe, zasady dołączania do sygnałów zewnętrznych, podstawowe bramki logiczne.
Przerzutniki oraz rejestry (2 godziny)
Przerzutniki D, JK oraz T, rejestry równoległe oraz szeregowe, układy zerowania oraz wpisu równoległego.
Liczniki, multipleksery oraz dekodery (2 godziny)
Kody stosowane w technice cyfrowej, liczniki binarne synchroniczne oraz asynchroniczne, liczniki BCD, licznik Johnsona.
Przerzutniki monostabilne, generatory, pętla synchronizacji fazy (2 godziny)
Scalone przerzutniki monostabilne z zewnętrznym układem RC, generatory, generator kwarcowy, pętla synchronizacji fazy.
Układy scalone CMOS (2 godziny)
Tranzystory CMOS, podstawowe parametry elektryczne układów CMOS, rodziny układów CMOS, bramki logiczne, bramki analogowe.
Pamięci półprzewodnikowe (2 godziny)
Hierarcha oraz podstawowe parametry pamięci, architektura pamięci
półprzewodnikowych, pamięci ROM, EPROM, EEPROM, RAM, SRAM, DRAM, SDRAM, DDR, podstawowe przebiegi czasowe oraz tryby pracy, pamięć FLASH, pamięć notatnikowa, pamięć wirtualna.
Uruchamianie oraz testowanie układów scalonych (2 godziny)
Zasady uruchamiania układów cyfrowych, protokół JTAG – architektura układów zgodnych z JTAG, obligatoryjne rozkazy protokołu.
Rekonfigurowalne układy scalone (2 godziny)
Architektury układów SPLD, CPLD oraz FPGA. Podstawowe bloki układów FPGA: bloki wejścia/wyjścia, kombinacyjne bloki logiczne, macierze połączeniowe, dystrybucja sygnałów zegarowych, pamięci dwuportowe. Obszary zastosowania układów
rekonfigurowalnych.
Język opisu sprzętu VHDL (2 godziny)
Typy danych, blok entiry, blok architecture, elementy składniowe języka VHDK, równoległa i sekwencyjna realizacja opisu sprzętu, przykłady implementacji bloków cyfrowych.
Podsumowanie zasad funkcjonowania bloków cyfrowych (2 godziny)
Omówienie funkcjonalności bloków cyfrowych (bramki, przerzutniki, rejestr, liczniki multipleksery, demultipleksery, enkodery, przerzutniki i generatory) oraz opis ich zachowania w języku VHDL.
Przetwarzanie cyfrowo-analogowe oraz analogowo-cyfrowe (4 godziny)
Ogólna struktura komputerowego systemu pomiarowo-sterującego, źródła napięć referencyjnych, zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych, klucze analogowe, układy próbkująco-pamiętające, izolacja galwaniczna, charakterystyki przetworników, ogólna struktura przetwornika C/A, przetworniki C/A z rezystorami wagowymi oraz z drabinką R-2R, sygnał PWM, przetwarzanie napięcie-częstotliwość, całkujące przetworniki A/C, przetworniki A/C z aproksymacją wagową oraz równomierną, przebiegi sygnałów sterujących przetworniki, przetworniki A/C równoległe oraz szeregowo-równoległe, przetworniki sigma-delta, tryby współpracy przetworników A/C z procesorem.
Mikrokontroler 8051 (4 godziny)
Mikroprocesor a mikrokontroler, systemy wbudowane, architektura 8051, wyprowadzenia kontrolera 8051, pamięć danych i programu, rejestry, stos, przerwania, rejestry specjalne, lista rozkazów, wspomagające oprogramowanie narzędziowe, przykładowe programy w języku asembler, podłączanie 8051 do
cyfrowych sygnałów we/wy, podłączanie 8051 do przetworników A/C i C/A – schematy oraz przykładowe programy, rozszerzenia układowe.
Ćwiczenia laboratoryjne Wprowadzenie do laboratorium.
Omówienie zasad przeprowadzania laboratorium, prezentacja sprzętu oraz
oprogramowania wykorzystywanego podczas ćwiczeń laboratoryjnych (3 godziny)
Bramki cyfrowe i przerzutniki
Bramki cyfrowe i przerzutniki (3 godziny). Montaż oraz uruchomienie układu prezentującego działanie bloków
Wyświetlacze siedmiosegmentowe, dekodery i rejestry
Wyświetlacze siedmiosegmentowe, dekodery i rejestry (3 godziny). Montaż oraz uruchomienie układu prezentującego działanie bloków
Liczniki
Liczniki (3 godziny). Montaż oraz uruchomienie układu prezentującego działanie liczników
Multipleksery, demultipleksery i bramka trójstanowa
Multipleksery, demultipleksery i bramka trójstanowa (3 godziny). Montaż oraz uruchomienie układu prezentującego działanie bloków
Procesor 8051 i programowanie w asemblerze
Procesor 8051 i programowanie w asemblerze – wprowadzenie (3 godziny).
Zapoznanie z laboratoryjnym układem mikrokontrolera
Procesor 8051 i programowanie w asemblerze
Procesor 8051 i programowanie w asemblerze – projekt do samodzielnej implementacji (3 godziny)
Układy FPGA i programowanie w języku VHDL
Układy FPGA i programowanie w języku VHDL – wprowadzenie (3 godziny). Zapoznanie z laboratoryjnymi układami FPGA
Układy FPGA i programowanie w języku VHDL
Układy FPGA i programowanie w języku VHDL – projekt do samodzielnej implementacji
(3 godziny)
Zaliczenie zajęć
Zaliczenie zajęć (3 godziny) – kolokwium zaliczeniowe
Sposób obliczania oceny końcowej
Oceną końcową jest ocena z laboratorium.
Wymagania wstępne i dodatkowe
Prawa fizyczne opisujące działanie opornika, kondensatora oraz indukcyjności; podstawy algebry Boolowska
Zalecana literatura i pomoce naukowe
1. Pieńkoś J., Turczyński J.: Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKiŁ, Warszawa, 1986.
2. Łuba T., Jasiński K., Zbierzchowski B.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i FPGA, WKŁ, Warszawa, 1997.
3. Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kalisza: Język VHDL w praktyce, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2002.
4. Plassche R.: Scalone przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, (z jęz. ang. przetł.
Zbigniew Kulka, Michał Nadachowski), WKiŁ, Warszawa, 1997.
5. Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51, WNT, 1992.
6. Goczyński R., Tuszyński M.: Mikroprocesory 80286, 80386 i i486, Komputerowa Oficyna Wydawnicza
„HELP”, Warszawa, 1991.
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
Nie podano dodatkowych publikacji
Informacje dodatkowe
Brak
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie
studenta
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 100 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
