Технологии разработки цифровых устройств
内容描述: Основные сведения о цифровой схемотехнике. Семейства логических микросхем (TTL,CMOS, LVCMOS) их параметры и особенности применения. Технические проблемы, возникающие при эксплуатации цифровых устройств (глитчи, логические гонки и т.д.) и методы их решения. Применение САПР при разработке цифровых устройств (PCAD, Eagle ). Особенности разработки печатных плат (для цифровых устройств). Языки описания аппаратуры (HDL) и их применение для синтеза и верификации цифровых схем. ПЛИС семейств CPLD и FPGA, их применение и особенности. Технологии и средства разработки для программируемой логики (Quartus и ModelSim). Язык описания аппаратуры Verilog .
贷款数: 5
Пререквизиты:
- Современные среды и языки программирования
- Современные среды и языки программирования
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 15 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 30 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 75 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* | Устный экзамен |
零件: Вузовский компонент
循环次数: Профилирующие дисциплины
Цель
- Целью курса является подготовка специалистов, способных выполнять весь цикл разработки цифровых узлов аппаратуры, в том числе разрабатывать схемы, техническую документацию, проводить верификацию , разрабатывать печатную плату устройства и проводить тестирование прототипов устройства.
Задача
- Обучение применению САПР (PCAD , Eagle) в разных этапах цикла разработки цифровых узлов аппаратуры (от разработки принципиальной схемы устройства, до разработки печатных плат узла). Обучение работе с симуляторами схем (Microcap). Обучение разработке для устройств программируемой логики. Знакомство с языками описания аппаратуры (HDL). Приобретение практического опыта создания устройств на базе ПЛИС.
Результат обучения: знание и понимание
- архитектуру и состав цифровых микросхем типовых серий ТТЛ и КМОП; состав и назначение основных компонентов автоматизации технологических процессов на базе цифровых систем; методы и средства автоматизированного моделирования и проектирования электронных схем
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- представлять числа в различных системах счисления и уметь переводить их из одной системы в другую, производить над числами, представленными в той или иной форме, простейшие арифметические операции
Результат обучения: формирование суждений
- описывать работу цифровых устройств в виде минимизированных логических выражений того или иного базиса
Результат обучения: коммуникативные способности
- объяснять принцип работы типового микропроцессора и микроконтроллера, составлять для них простейшие программы на языке ассемблера
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- работы с электронной аппаратурой и контрольно-измерительными приборами; приемами диагностирования и обслуживания электронных схем, входящих в объекты технологического контроля и управления
*TeachingMethods(zh-CN)*
интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь);
информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием различных операционных систем и профессиональных пакетов прикладных программ);
поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения).
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | Лабораторная работа 1 | 0-100 |
| Лабораторная работа 2 | ||
| Лабораторная работа 3 | ||
| Рубежное тестирование 1 | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | Лабораторная работа 4 | 0-100 |
| Лабораторная работа 5 | ||
| Лабораторная работа 6 | ||
| Рубежное тестирование 2 | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* | |
| Ответы на контрольные вопросы | демонстрирует системные теоретические знания, владеет терминологией, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, показывает свободное владение материалом и способность быстро реагировать на уточняющие вопросы | демонстрирует прочные теоретические знания, владеет терминологией, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, оказывает свободное владение материалом, но при этом делает несущественные ошибки, которые исправляет самостоятельно или при незначительной коррекции преподавателем | демонстрирует неглубокие теоретические знания, недостаточное умение делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает недостаточно свободное владение материалом, логичностью и последовательностью изложения, делает ошибки которые может исправить только при коррекции преподавателем. | демонстрирует незнание теоретических основ предмета, не умеет делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает слабое владение материалом, не владеет терминологией, проявляет отсутствие логичности и последовательности изложения, делает ошибки, которые не может исправить даже при коррекции преподавателем, отказывается отвечать на занятии |
| Работа на лабораторных занятиях | выполнил лабораторную работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности действий; в отчете правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления; правильно выполняет анализ ошибок. При ответе на вопросы правильно понимает сущность вопроса, дает точное определение и истолкование основных понятий; сопровождает ответ новыми примерами, умеет применить знания в новой ситуации; может установить связь между изучаемым и ранее изученным материалом, а также с материалом, усвоенным при изучении других дисциплин. | выполнил требования к оценке «отлично», но допущены 2-3 недочета. Ответ обучающегося на вопросы удовлетворяет основным требованиям к ответу на «отлично», но дан без применения знаний в новой ситуации, без использования связей с ранее изученным материалом и материалом, усвоенным при изучении других дисциплин; допущены одна не критичная ошибка или не более двух недочетов, при этом обучающийся может их исправить самостоятельно без помощи преподавателя. | выполнил работу не полностью, но не менее 50% объема практической работы, что позволяет получить правильные результаты и выводы; в ходе проведения работы были допущены ошибки. При ответе на вопросы обучающийся правильно понимает сущность вопроса, но в ответе имеются отдельные проблемы в усвоении вопросов курса, не препятствующие дальнейшему усвоению программного материала; допущена одна грубая ошибка и не более двух-трех недочетов, при этом обучающийся может их исправить с небольшой помощью преподавателя. | выполнил работу не более 50% от объема, что не позволяет сделать правильных выводов. При ответе на вопросы демонстрирует отсутствие владения основными знаниями и умениями в соответствии с требованиями программы; допущены больше ошибок и недочетов, чем необходимо для оценки «удовлетворительно», не может ответить на большую часть из поставленных вопросов. |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Введение. Цели и задачи дисциплины. Краткая история развития цифровой техники. Основные определения и понятия. Формы представления цифрового сигнала.
- Арифметические основы цифровой техники. Системы счисления. Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную и шестнадцатеричную. Действия с числами.
- Логические основы цифровой техники.
- Схемотехника логических микросхем.
- Последовательностные цифровые устройства.
- Регистры и их разновидности. Мультиплексоры. Дешифраторы.
- Запоминающие устройства.
- Цифро-аналоговый преобразователь
- Общие сведения о микропроцессорах.
Основная литература
- Бойко В.И., Гурджий А.Н., Жуков В.Я. и др. Схемотехника электронных устройств. Цифровые устройства. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2004. – 512 с.
- Бойко В.И., Гурджий А.Н., Жуков В.Я. и др. Схемотехника электронных устройств. Микропроцессоры и микроконтроллеры. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2004. – 464 с.
- Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.:БХВ – Петербурбг, 2000. – 528 с.
- Гольденберг Л.М. и др. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. Задачи и упражнения. Учебное пособие. – М.: Радио и связь, 1992. – 256 с.
- Бирюков С.А. Применение цифровых микросхем серии ТТЛ и КМОП. 2-е изд. – М.: ДМК, 2000. – 240 с.
- Калабеков Л.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. 2-е изд. – М.: Горячая линия–Телеком, 2005. – 336 с.
Дополнительная литература
- Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и Matlab. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 800 с.
- Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. – М.: ДМК Пресс, 2002.-272с.
- Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC 16C7XX. – Наука и техника.: СПб, 2000.- 255 с.
