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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Mikrorendszerek tervezése

    A tantárgy angol neve: System on a Chip Design

    Adatlap utolsó módosítása: 2018. február 22.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak, MSc képzés

    Programozható logikai áramkörök alkalmazástechnikája mellékspecializáció

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIMA14 2 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Fehér Béla, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIMA14
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Fehér Béla

    egyetemi docens

    Méréstechnika és Információs Rendszerek

    Raikovich Tamás

    tanársegéd

    Méréstechnika és Információs Rendszerek

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Digitális technika

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIM363" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIMIM363", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

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

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    Nincs
    7. A tantárgy célkitűzése

    A korszerű elektronikai berendezések felépítésében domináns módon jelentkezik az egyetlen áramkörben történő teljes rendszer megvalósítás igénye. Ez az SoC (System on a Chip) koncepció valódi VLSI technológia mellett lehetővé teszi az analóg komponensek integrálását is, de sok szempontból ígéretes a SoPC (System on a Programmable Chip), az FPGA-k használatán alapuló digitális mikrorendszer fejlesztési technológia is.

     

    A tárgy célkitűzése, hogy gyakorlatorientáltan bemutassa az FPGA alapú, SoPC rendszer tervezésének egyes fázisait. 

    8. A tantárgy részletes tematikája

     

    Oktatási hét

    Tematika

    1.    hét

    Dedikált és általános célú mikrorendszerek. Megvalósítási lehetőségek programozható áramkörökkel, az FPGA-k tulajdonságai. Komplex vezérlések realizálása. Magas szintű állapotgép, általános célú vezérlő.

    2.    hét

    Egy tipikus mikrovezérlő belső felépítésének elemzése. A konfigurálható mikroprocesszor struktúrák előnyei. Utasításkészlet, működési modell, adatstruktúra kialakítása.

    3.    hét

    FPGA alapú beágyazott mikrorendszerek tervezése mikrovezérlőkkel. Funkcionális modulok - IP (Intellectual Property) alkalmazása a tervezésben, az újrahasznosíthatóság előnyei. FPGA alapú 8- 16- és 32- bites mikrovezérlők (főként: Picoblaze, MiniRisc, Microblaze, Zynq).

    4.    hét

    A System-on-Chip rendszerek központi építőeleme: az áramkörön belüli kommunikációs hálózat. Egyszerű buszok, hierarchikus buszok. Fontosabb buszstruktúrák áttekintése. (főként: LMB, PLB, Amba, AXI,Whisbone)

    5.    hét

    Hardver-szoftver szétválasztás, realizációs opciók és költségeik. Alkalmazás specifikus funkcionális egységek adatfolyam tervezésének lépései. Hardveres gyorsító rendszerek beépítésének technológiája.

    6.    hét

    FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 1. A fontosabb FPGA gyártók által támogatott rendszermegoldások ismertetése. Xilinx EDK (Embedded Development Kit) megismerése.

    7.    hét

    FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 2. Gyári IP magok összeépítése. Saját periféria létrehozása. Nagyteljesítményű jelfeldolgozó magok illesztése. Magasszintű HW tervezés korszerű módszerei.

    8.    hét

    Fejlesztéstámogató eszközök az SoPC rendszerekhez a gyakorlatban. Szimulátorok, busz funkcionális modellek, teszt generátorok.

    9.    hét

    Beágyazott logikai analizátor. Szoftveres debugger használata. Hardver-szoftver együttes fejlesztés és debuggolás. Profiling, végrehajtási idő elemzés.

    10. hét

    Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 1. Hardver-szoftver együttes tervezés módszertana. Eszköz független GCC technológiai platform. Fordítók, linkerek, assemblerek és használatuk.

    11. hét

    Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 2. Az Eclipse GUI és szolgáltatásai egy tipikus projekt fejlesztés során. Bare-metal, mikrokernel és Linux operációs rendszerek kialakítása.

    12. hét

    Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 1. Operációs rendszer rétegei. BSP (Board Support Package) kialakítása, eszközfa (device-tree) használata.

    13. hét

    Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 2. Kernel fordítás saját hardver platformon. Kernel modul (driver) fejlesztése egyedi IP modulhoz.

    14. hét

    A mikrorendszerek fejlődésének áttekintése, várható trendek, irányzatok. Új típusú eszközök, processzorok, fejlesztési technológiák.

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

    Előadás és gyakorlat

    10. Követelmények

    Aláírást az kaphat, aki a félévközi követelményt, az előírt tervezési feladatot elfogadható minőségben legkésőbb a pótlási hét végéig teljesíti. Az aláírás megszerzése a vizsgára jelentkezés feltétele. A tárgyból írásbeli vizsgát tartunk, vizsgaidőszakban, 3 alkalommal. A végleges félévi jegyet a vizsgán elért eredmény (75%) és a félévközi tervezési feladatra kapott értékelés (25%) együttesen határozza meg.

    11. Pótlási lehetőségek

    A házi feladat a szorgalmi időszakban vagy a pótlási hét végéig beadható.

    12. Konzultációs lehetőségek Megegyezés szerint.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Előadás jegyzet és segédletek a tárgy honlapján elérhetők

    James O. Hamblen, M.D. Furman: Rapid Prototyping of Digital Systems, Kluwer Academic Publisher ISBN 0-7923-8604-3

    Z. Salcic, A. Samilagic: Digital System Design and Prototyping Using Field programmable Logic, Kluwer Academic Publisher ISBN 0-7923-9935-8

    Ronald Sass and Andrew G. Schmidt: Embedded Systems Design with Platform FPGAs: Principles and Practices. ISBN: 978-0123743336

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontaktóra42
    Készülés előadásra7
    Készülés gyakorlatra
     7
    Házi feladat elkészítése32
    Vizsgafelkészülés32
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Fehér Béla

    egyetemi docens

    Méréstechnika és Információs Rendszerek

    Raikovich Tamás

    tanársegéd

    Méréstechnika és Információs Rendszerek

    Egyéb megjegyzések A tárgy neve angolul: System on a Chip Design