Digitális technika 2.

A tantárgy angol neve: Digital Design 2.

Adatlap utolsó módosítása: 2011. június 9.

Tantárgy lejárati dátuma: 2012. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Szakmai törzsanyag tárgy

BSc. képzés

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIA108 1. 2/2/0/v 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Arató Péter,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Kalmár Péter

egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Horváth István

egyetemi adjunktus

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Vajda Ferenc

egyetemi adjunktus

Irányítástechnika és Informatika

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

-------------

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
TárgyEredmény( "BMEVIIIA104" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIFO1016" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIFO1503" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
Szakirány( ahol a SzakirányKód = "KIEGVBSC", ahol a Ciklus = "-re tárgy")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Neptun-kód Cím

BMEVIIIA104 Digitális technika I. kredit

7. A tantárgy célkitűzése

(Digitális technika I-II.) A tárgy rendeltetése, hogy megadja mindazokat a hardware rendszertechnikai alapismereteket, amelyek a digitális berendezések logikai tervezési szintjén szükségesek. A tervezői szemlélet kialakítása érdekében a hallgatók a gyakorlati foglalkozásokon logikai tervezési részfeladatok önálló megoldásával mélyítik el az elméleti tananyagot. Ennek keretében

  • megismerik a digitális integrált áramköri építőelemek főbb típusait felhasználói szinten,
  • elsajátítják és begyakorolják a kombinációs és sorrendi hálózatok tervezési lépéseit,
  • gyakorlatot szereznek a hazárdjelenségek felismerésében és kiküszöbölésében,
  • módszereket ismernek meg és gyakorlatot szereznek a mikroprocesszoros rendszerek analízisében és szintézisében,
  • egy mikroprocesszoros eszközbázis és egy assembly nyelv alapszintű megismerése révén olyan alapokat kapnak, amelyek birtokában további mikroprocesszor rendszerek megismerése és alkalmazása könnyen elsajátítható.

A megszerzett ismeretekkel és készségekkel a hallgatóknak képesek lesznek a villamosmérnöki gyakorlatban felmerülő bármely logikai tervezési feladat megoldására, ennek során

  • a rendszertechnikai terv kidolgozására,
  • a megfelelő építőelem-készlet kiválasztására,
  • a logikai tervezési feladat megfogalmazására,
  • a logikai tervezési lépések számítógépes végrehajtására,
  • adott számítógépes tervező rendszer (CAD) használatára.
8. A tantárgy részletes tematikája

Digitális technika II (2+2)

1. hét

Előadás

A digitális rendszerek tervezése, adatstruktúra vezérlés. Sínrendszerek definíciója, kialakulása, osztályozása. Szinkron és aszinkron működésű sínrendszerek. Vezetékek csoportosítása, az egyes vezetékcsoportok feladata.

Gyakorlat

Feladatok megoldása MSI áramkörök alkalmazásával: soros/párhuzamos, párhuzamos/soros átalakítás.

2. hét

Előadás

A digitális számítógép felépítése, működése. Az utasítás-szervezés fejlődése. Mikroprocesszoros rendszerek kialakulása, fejlődése.

Gyakorlat

Feladatok megoldása MSI áramkörök alkalmazásával: hétszegmenses kijelző vezérlőrendszerének tervezése.

3. hét

Előadás

A mikroszámítógépek általános felépítése, blokkvázlata, a funkcionális egységek jellemzői, a működés modellje. Egy egyszerű mikroprocesszor sínrendszerének felépítése. Alaphelyzetbe állítás, órajel generálás, READY kezelés.

Gyakorlat

Memóriák illesztése sínrendszerekhez. ROM, RAM memória elemek. Időzítési viszonyok a memóriák szempontjából. Az adatszélesség növelése.

4. hét

Előadás

Az Assembly programozás alapfogalmai. Egyszerű mikroprocesszor utasításkészlete. Adatmozgató utasítások, ugró utasítások, aritmetikai és logikai utasítások. Címzési módok, makrók és direktívák.

Gyakorlat

Egyszerű assembly programozási feladatok gyakorlása.

5. hét

Előadás

Egyszerű mikroprocesszor utasításkészlete. FIFO, FILO memória szervezés. Stack memória, hardver szoftver megvalósítás. Szubrutin fogalma, feltétel nélküli és feltételes szubrutinhívó és RET utasítások.

Gyakorlat

Egyszerű assembly programozási feladatok gyakorlása.

6. hét

Előadás

A mikroszámítógépek megszakítási rendszerének általános ismertetése A megszakítás fogalma (egyszintű, többszintű, programvezérelt megszakítások). A megszakítási szubrutin felépítése, automatikus és programozható mentések, prioritási megoldások.

Gyakorlat

Egyszerű assembly programozási feladatok gyakorlása.

7. hét

Előadás

Egyszerű mikroprocesszorokban lévő speciális egységek. Feles megszakítások, nem tiltható megszakítások alkalmazása, teszt bemenetek és közvetlen kimenetek mikroprocesszorokban. Speciális utasítások.

Gyakorlat

Teszt bemenetek és közvetlen kimenetek alkalmazása.

8. hét

Előadás

Sínrendszerre csatlakoztatható, programozható megszakítás-kezelő egységek felépítése, működése, alkalmazása.

Gyakorlat

A megszakítás-kezelők alkalmazása, programozása.

9. hét

Előadás

Programozható I/O egységek. A soros adatátvitel szervezése, megoldási változatok. Aszinkron és szinkron adatátvitel. Soros adatátviteli egység felépítése, működése, programozása.

Gyakorlat

Soros programozható I/O egység alkalmazásával illesztési feladatok gyakorlása.

10. hét

Előadás

Programozható I/O egységek. A párhuzamos adatátvitel szervezése. Programozható párhuzamos adatátviteli egység felépítése, működése, programozása.

Gyakorlat

Programozható párhuzamos adatátviteli egység illesztése, programozása.

11. hét

Előadás

A DMA működés fogalma, megvalósítása. Egy és kétciklusú DMA átvitel. A processzor sínjére csatlakoztatható DMA vezérlő működése, programozása.

Gyakorlat

DMA vezérlő illesztése, programozása, gyakorlati példák.

12. hét

Előadás

Mikrokontrollerek: generációk, családok, irányzatok., alkalmazási lehetőségek. Mikrokontrollerek felépítése: egy elterjedt architektúra bemutatása.

Gyakorlat

Tervezési feladat megoldása mikrokontroller alkalmazásával.

13. hét

Előadás

DSP rendszerek felépítése, fejlődése, alkalmazástechnikájuk főbb elvei.

Gyakorlat

A 12. heti feladat programozási részének megoldása.

14. hét

Előadás

FPGA fejlesztő rendszerek főbb típusai és szolgáltatásaik.

Gyakorlat

Konkrét FPGA fejlesztő rendszer alkalmazásának bemutatása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

(előadás, gyakorlat,):

Heti 4 óra előadás és 2 óra tantermi gyakorlat.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: egy házi feladatot ad ki a tanszék. A félévvégi aláírás feltétele a házi feladat beadása határidőre és "megfelelt" minősítése, valamint részvétel legalább a gyakorlatok 70 %-án.

b. A vizsgaidőszakban:

A vizsga írásbeli.

A kreditpont megszerzésének feltétele legalább elégséges vizsgaosztályzat elérése.

c. Elővizsga: nincs

Minden egyéb kérdésében a TVSZ rendelkezései irányadók.

11. Pótlási lehetőségek

Házi feladatok pót-beadása a pótlási hét vége előtt két nappal, a feladatlapon megjelölt helyen és időpontban, a pótbeadáshoz kapcsolódó díj megfizetésével.

12. Konzultációs lehetőségek

Igény szerint előzetes egyeztetés alapján

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

IRODALOM:

Kötelező:

Dr. Arató Péter: Logikai rendszerek tervezése - Egyetemi tankönyv, Tankönyvkiadó, 1984.
dr. Gál Tibor: Digitális rendszerek I-II. Egyetemi jegyzet (J5-1429)
Grantner - Horváth - László: Mikroprocesszor alkalmazási segédlet (J5-1428)
Dr. Selényi Endre - Benesóczky Zoltán: Digitális technika - Példatár, BME, Budapest, 1991

Ajánlott:

M. Morris Mano, Charles R. Kime: Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-031486-2

John F. Wakerly: Digital Design, Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

(a tantárgyhoz tartozó tanulmányi idő körülbelüli felosztása a tanórák, továbbá a házi feladatok és a zárthelyik között (a felkészülésre, ill. a kidolgozásra átlagosan fordítandó/elvárható idők félévi munkaórában, kredit x 30 óra, pl. 5 kredit esetén 150 óra)):

 

Kontakt óra

56

Félévközi készülés órákra

28

Tervezési feladat

20

Laboratóriumi feladatok megoldása

-

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

-

Vizsgafelkészülés

46

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Arató Péter

Egyetemi tanár

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Kalmár Péter

Egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Horváth István

Egyetemi adjunktus

Irányítástechnika és Informatika