10907 - ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - conosce gli elementi e le strutture di base dell'elettronica digitale a livello di dispositivo, circuitale, di porte e famiglie logiche - possiede le conoscenze per effettuare valutazioni critiche e scelte di progetto sulle principali architetture digitali di calcolo, elaborazione, comunicazione, memorizzazione dati - possiede competenze di base nella progettazione di sistemi digitali assistita da calcolatore e nei linguaggi di descrizione dell'hardware - è in grado di progettare semplici sistemi digitali basati su logiche programmabili e dispositivi a microcontrollore.

Contenuti

INTRODUZIONE: Introduzione ai circuiti e sistemi digitali.

ARCHITETTURE DI CALCOLO ED ELABORAZIONE: Architettura dei Field-Programmable Gate Arrays. Considerazioni su granularità, area e prestazioni. Struttura di blocchi logici, switch e interconnessioni. Architetture dei principali dispositivi Altera. Microprocessori, classificazioni, architetture ed esempi. Microntrollori. Il microcontrollore Microchip PIC18F, architettura, periferiche, gestione delle interruzioni. DSP: caratteristiche e confronto con microprocessori general-purpose. Programmazione dei sistemi a microcontrollore, con esempi. Esercitazioni in laboratorio: progetto e programmazione di sistemi a microcontrollore elementari.

PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE: Protocolli di hand-shake e porte parallele. Comunicazioni tramite porte seriali UART. Protocollo SPI. Protocollo I2C. Protocollo 1-wire. Protocollo USB. 

VHDL: Storia e scopo del linguaggio. VHDL come strumento di progetto. Flusso di progettazione per dispositivi FPGA. Entity e architecture. Statement concorrenti. Descrizioni strutturali e componenti. Operatori in VHDL. Processi e costrutti sequenziali associati. Logiche sequenziali e registri. Regole di descrizione per VHDL sintetizzabile. Descrizione di macchine a stati finiti. Esempi di progetto e casi di studio. Esercitazioni di laboratorio: progetto e sintesi logica di sistemi digitali tramite schede di sviluppo FPGA.
 

Testi/Bibliografia

J. Rabaey, A.Chandrakasan, B.Nikolic: “Digital Integrated Circuits: A design perspective”/“Circuti integrati digitali: l'ottica del progettista”, 2nd /3rd Edition, Prentice Hall 2003
D. Perry, "VHDL. Programming by examples", McGraw-Hill Professional; 4th edition, 2002    
J. Rose, A. El-Gamal, A. Sangiovanni-Vincentelli, "Architecture of Field-Programmable Gate Arrays", Proc. IEEE, vol. 81, n. 7, July 1993, pp.1013-1029
Dispense del corso disponibili online.

Metodi didattici

Oltre alla normale attività didattica, potranno essere previsti durante il corso alcuni seminari tenuti da esperti del settore, di estrazione universitaria e aziendale. Nell'attività didattica un congruo numero di ore sarà inoltre dedicato a lezioni ed esercitazioni pratiche da svolgersi presso i laboratori di informatica ed elettronica della facoltà al fine di apprendere l'uso dei linguaggi di descrizione hardware e degli strumenti di progettazione digitale assistita da calcolatore. Saranno previste esercitazioni a carattere pratico-progettuale su sistemi a microcontrollore/FPGA utilizzando hardware disponibile presso i laboratori.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame sarà composto da due prove di accertamento che possono essere sostenute in modo indipendente l'una dall'altra, sia nel medesimo appello che in appelli diversi. La prima prova ha carattere orale e dovrà accertare la conoscenza teorica e critica da parte dello studente dei contenuti presentati in aula a lezione: consiste nella discussione di quesiti sulle relative parti di programma del corso. La seconda prova è a carattere pratico e verrà svolta presso il laboratorio informatico con l'ausilio del calcolatore: consiste nella progettazione, simulazione e sintesi di una rete digitale utilizzando il linguaggio di descrizione hardware VHDL e gli strumenti di sviluppo presentati nel corso. Le specifiche del problema da risolvere saranno illustrate nel testo consegnato durante la prova.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC. Dispense on-line. Laboratorio informatico per lo svolgimento di esercitazioni inerenti la progettazione assistita da calcolatore di sistemi digitali.  Laboratorio di elettronica per la realizzazione e programmazione di sistemi digitali a microcontrollore/FPGA. Schede di sviluppo per FPGA e microcontrollori utilizzate durante le esercitazioni.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www-micro.deis.unibo.it/cgi-bin/dida?~romani/www/Dida03

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Aldo Romani