Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Digitális technika 2

    A tantárgy angol neve: Digital Design 2

    Adatlap utolsó módosítása: 2022. május 20.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIIIAA06   2/1/1/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Rácz György,
    4. A tantárgy előadója
    • Dr. Horváth Tamás
    • Dr. Pilászy György
    • Dr. Rácz György
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Számábrázolási módok, átváltás számrendszerek között

    Logikai függvények

    Kombinációs és sorrendi hálózatok 

    Integrált áramköri építőelemek (multiplexer, dekóder, számláló, összeadó, komparátor)

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    (TárgyEredmény( "BMEVIIIAA01" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVIIIAA04" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVIIIA104" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVIIIA105" , "jegy" , _ ) >= 2 )

    ÉS NEM (TárgyTeljesítve("BMEVIIIA106") VAGY TárgyTeljesítve("BMEVIIIA108") )

    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIAA02" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIIIAA02", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIAA05" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIIIAA05", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)


    ÉS (Training.Code=("5N-A7") VAGY Training.Code=("5N-A7H") VAGY Training.Code=("5NAA7"))

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

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    Ajánlott:
    -
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy rendeltetése, hogy egyszerű példákon keresztül megadja mindazokat az alapfogalmi és rendszertechnikai alapismereteket, amelyek a mikroprocesszor és mikrokontroller alapú digitális berendezések logikai tervezési szintjén szükségesek. A tervezői szemlélet kialakítása érdekében az előadásokon gyakorlati példákat mutatunk és a hallgatók a házi feladat és laborgyakorlatok révén tervezési részfeladatok önálló megoldásával mélyítik el a tananyagot. Ennek keretében

    • módszereket ismernek meg és készséget szereznek a mikroprocesszoros és mikrokontrolleres rendszerek analízisében és szintézisében,
    • egy mikrokontroller és egy assembly nyelv alapszintű megismerése révén olyan alapismereteket kapnak, amelyek birtokában további mikroprocesszor és mikrokontroller rendszerek megismerése és alkalmazása könnyen elsajátítható.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Előadások:

    1. hét: Követelmények ismertetése, előzmények összefoglalása, ismétlés: vezérlés és adatszerkezet szétválasztás, aritmetika, előjel kezelés, előjel kiterjesztés, túlcsordulás kezelése.

    2. hét: Általános célú végrehajtóegység felépítése funkcionális elemekből.
    ALU, PC, utasításdekóder, regiszter fájl, utasításmemória, adatmemória.

    3. hét: Busz fogalma. Vezérlőbusz, címbusz, adatbusz. Tri-state fogalma. Időmultiplexálás. I/O és memóriatartomány.

    4. hét: Memóriák bemutatása, használata, egyszerű memória interfészek (SRAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH)

    5. hét: Konkrét mikrokontroller bemutatása (CPU-mag és utasításkészlet), órajel, reset előállítása. Külső sín előállítása.

    6. hét: Programozói modell bemutatása (regiszterstruktúra, utasításfelépítés, címzési módok). Aritmetikai és logikai műveletek, feltétel flag-ek és feltételes elágazások megvalósítása, példákkal.

    7. hét: Memóriaszervezés, stack, pointerek és szubrutinhívás, paraméterátadás.

    8. hét: Megszakításkezelés, környezet mentése/visszaállítása, egymásba ágyazott megszakítások, prioritások; Időzítési probléma tárgyalása: a SW időzítés és problémái. HW interrupt.

    9. hét: Periféria fogalma. Címdekódolás. I/O portok, időzítők, időzítőn alapuló perifériák (Input capture, output compare, PWM).

    10. hét: Aszinkron és szinkron soros adatátvitelek. UART, SPI.

    11. hét: UART periféria működése és használata. Puffer kezelés, ellenőrző összeg számítás.

    12. hét: Master, slave, arbitráció fogalma. DMA vezérlő. DMA vezérlő példa UART perifériával.

    13. hét: Korszerű memóriaáramkörök (NVRAM, FRAM, MRAM, DRAM, DDRAM, NAND és NOR FLASH memóriák).

    14. hét: Programozható logikák: PAL, GAL, CPLD, FPGA, CLC periféria.

     

    Gyakorlatok:

    1: Jelszintillesztések különböző feszültség logikák között, nyitott kollektoros áramkörök alkalmazása.

    2: Egyszerű konstrukciós feladatok aritmetika, komparátor, számláló, multiplexer építő elemek felhasználásával. Többfunkciós aritmetikai egység tervezése.

    3: Külső memória illesztése az előadáson definiált sínre.

    4: Asm programozás alapjai, memóriamodell, egyszerű program elkészítése.

    5: Egyszerű szubrutinok készítése, aritmetikai műveletek különböző méretű operandusokkal, ciklus szervezés, bin2hex átváltás kódolással és táblázattal.

    6: I/O kezelés (gomb kezelés) programmal ellenőrzött készenléttel és megszakítással. Pergésmentesítés. Egyszerű vezérlési szekvencia mikrokontrolleres megvalósítása.

    7: Vizsgagyakorlás

     

    Laborok:

    1: Mikrokontrolleres fejlesztői környezet kipróbálása, alapvető programfejlesztést és hibakeresést támogató funkciók használatának elsajátítása. Adott egyszerű aritmetikai műveletet végző kód lépésenkénti vizsgálata.

    2: I/O kezelés mikrokontrolleres környezetben, portlábak figyelése, éldetektálás, impulzus előállítás szoftveres időzítéssel. Léptető regiszter feltöltése az elkészített rutinokkal (szoftveres SPI – 7 szegmens kijelző kezelés).

    3: Komplex mikrokontroller alapú feladat megoldása (megszakításkezelés, perifériakezelés, timer használata)

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

    Heti 2 óra előadás és kéthetenként 2 óra gyakorlat tanulókörönkénti szervezésben, valamint 3x4 órás (plusz pótmérés) laboratóriumi foglalkozás.

    10. Követelmények

    a. A szorgalmi időszakban:

    Egy nagy házi feladat elkészítése és beadása.

    Az aláírás megszerzéséhez szükséges a házi feladatban elérhető pontok 50%-ának megszerzése, illetve az előadásokon és gyakorlatokon való megfelelő számú részvétel, és a laborgyakorlatok teljesítése.

    b. A vizsgaidőszakban:

    A vizsga írásbeli. A vizsgán elérhető maximális pontszám 60, ebből 20 a belépő rész és 40 pont a nagyfeladatok megoldásával szerezhető meg. Az elégséges osztályzathoz a belépő kérdésekből legalább 12 pontot, a vizsgán összesen legalább 24 pontot kell elérni. A vizsgajegy a kapott pontszám alapján megállapításra.

    A kreditpont megszerzésének feltétele legalább elégséges vizsgaosztályzat elérése.

    c. Elővizsga: nincs

    Minden egyéb kérdésében a TVSZ rendelkezései irányadók.

    11. Pótlási lehetőségek

    A házi feladat egy alkalommal pótolható a pótlási héten.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A gyakorlatokon, vagy egyéni jelentkezés alapján az előadóknál, vagy a gyakorlatvezetőknél.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Ajánlott:

    • A tárgy weblapján elérhető segédanyagok
    • Robert Bryan Reese, Bryan A. Jones, J. W. Bruce: Microcontrollers: From Assembly Language to C Using the PIC24 Family, Cengage Learning, 2014, ISBN: 1305076559, 9781305076556
    • D. M. Harris, S.L. Harris: Digital Design and Computer Architecture
    • dr. Gál Tibor: Digitális rendszerek I-II. Egyetemi jegyzet (J5-1429)
    • Dr. Selényi Endre - Benesóczky Zoltán: Digitális technika - Példatár, BME, Budapest, 1991
    • 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
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra42
    Felkészülés laborra6
    Házi feladat elkészítése6
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Pilászy György

    Egyetemi docens

    Irányítástechnika és Informatika

    Dr. Horváth Tamás

    Tudományos munkatárs

    Irányítástechnika és Informatika

    Dr. Rácz György

    Egyetemi adjunktus

    Irányítástechnika és Informatika
    IMSc tematika és módszer

    A programban résztvevő hallgatóknak szeparált gyakorlatot tartunk. A gyakorlatok anyaga a törzsanyag szempontjából nem tér el a programban nem résztvevő hallgatókétól. Az eltérések az alábbiakban foglalhatók össze: alapszintű feladatokkal nem, vagy csak röviden foglalkozunk. A hallgatók több, ill. nagyobb mérnöki gondolkodást igénylő feladatot kapnak.


    IMSc pontozás

    IMSc pontokat a hallgatók csak a vizsgán szerezhetnek. A pontszerzés lehetősége mindegyik vizsgán adott. A pontszerzés feltételei:

    • A tárgy követelményeinek teljesítése során összesen 25 IMSc pont (IP) szerezhető.
    • Az IMSc pontokért a vizsgán 7 extra pont (XP) szerezhető, amelyekért külön feladatokat kell megoldani. A jegyek ponthatárát ezen plusz feladat nélkül határozzuk meg. A normál vizsgafeladatokra kapott pontszám (VP) és az extra feladatokra kapott pontszám (XP) alapján képezzük az IMSC pontot.
    • IP abban az esetben szerezhető, ha a hallgató a vizsgán jeles osztályzatot ért el.

     

    A megszerzett IP-ok számítása az alábbiak alapján történik:

    IP = (VP-51)*2+XP

    Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.