Lehrver­anstaltungs­handbuch SOP

Systems on Programmable Chips


PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: SOP

Version: 1 | Letzte Änderung: 02.08.2019 14:22 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben

Langname Systems on Programmable Chips
Anerkennende LModule SOP_BaTIN
Verantwortlich
Prof. Dr. Tobias Krawutschke
Professor Fakultät IME
Gültig ab Sommersemester 2022
Niveau Bachelor
Semester im Jahr Sommersemester
Dauer Semester
Stunden im Selbststudium 78
ECTS 5
Dozenten
Prof. Dr. Tobias Krawutschke
Professor Fakultät IME
Voraussetzungen Grundwissen Digitalrechner
* Beschreibungsformen Digitaltechnik (Boole'sche Algebra, Automaten)
* Grundkenntnisse digitale Technologie inkl. HDL (Hardware description language)
Grundwissen Programmierung
* Hardwarenahe Programmiersprache C
* Programmiererfahrung
* Kenntnisse und Anwendungserfahrung von Konzepten für reaktiver Programmierung, insb. Interrupts
Grundwissen Signalverarbeitung, insb. Diskrete Filterung mit FIR-Filter
Unterrichtssprache deutsch, englisch bei Bedarf
separate Abschlussprüfung Ja
Literatur
Hamblen, Furman: Rapid Prototyping of Digital Systems, Kluwer Academic Publishing
Wakerly: Digital Design: Principles and Practices, Prentice Hall
D. Gajski: Embedded System Design, Springer Verlag New York
U. Meyer-Baese: Digital Signal Processing with Field Programmable Gate Arrays
Abschlussprüfung
Details Vorbereitungsteil: Analyse einer typischen Aufgabenstellung für den Einsatz von SoPC-Systemen, Entwurf einer Lösung (Prüfling allein unter Klausurbedingungen)
Diskussionsteil: Diskussion der Lösung, Ausführung von ausgewählten Teilen (unter Beobachtung durch Prüfer)
Mindeststandard Finden wichtiger Systemkomponenten und Zuordnung zu Hard- und Software Fähigkeit zur Implementation ausgewählter Komponenten in Hard- und Software
Prüfungstyp mündliche Prüfung, strukturierte Befragung

Lernziele
Zieltyp Beschreibung
Kenntnisse 1) Digitaltechnische Systeme beschreiben (modellieren) mittels
Boole'scher Algebra
Schaltplan aus existierenden Bausteinen
Endlichen Automaten (Zustands-Übergangs-Diagramme)
Erweiterte Automaten und Statecharts
Kontrollfluss-Datenflusssysteme
VHDL
2) Digitale Technologie
Typische Schaltungen (CMOS) in ihrem Verhalten verstehen und beschreiben
Laufzeiteffekte in Schaltnetzen verstehen, beschreiben und klassifizieren
Aufbau und Funktionsweise programmierbarer Bausteine verstehen und beschreiben
3) SoC/SoPC-Systeme
Systemaufbau
IO-Zugriffe über maschinennahe Programmierung
Interrupts und Alarme
Programmierung Automatensteuerung/CFDF-System
Regeln für Hardware/Softwareaufteilung
Design der Kopplung von HW/SW-Komponenten
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Vorlesung 2
Übungen (ganzer Kurs) 1
Übungen (geteilter Kurs) 0
Tutorium (freiwillig) 2
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial Vortragsfolien
Übungsaufgaben mit Musterlösungen
Tutorials (viele Übungen am Rechner)
Beispielmodelle und -programme
Separate Prüfung Nein

Lernziele
Zieltyp Beschreibung
Fertigkeiten Erwerb von Kompetenzen in der Analyse, Modellierung und Umsetzung des Hardware-Teils eines audioverarbeitenden Systems:
1) Analyse der Schnittstelle zum vorgegebenen CoDec und Erstellung einer Kopier-Hardware zum Einlesen und Ausgeben der Samples
2) Aufbau eines FIR Filters für die Samples
3) Aufbau einer simplen Echo-Erzeugungseinheit (Arbeit im Zeitbereich)
Fertigkeiten Erwerb von Kompetenzen in der Analyse, Modellierung und Umsetzung eines audioverarbeitenden Systems in Software:
1) Analyse der Schnittstelle zum vorgegebenen CoDec und Erstellung einer Kopier-Software zum Einlesen und Ausgeben der Samples
2) Aufbau eines N-stufigen Average-Mean-Filters für die Samples
3) Aufbau einer simplen Echo-Erzeugungseinheit (Arbeit im Zeitbereich)
4) Messung, Optimierung des Systems, das an der Leistungsgrenze üblicher Mikrocontroller arbeitet
Fertigkeiten Realisation des Beispielsystems als HW/SW-System mit einstellbaren Parametern für Echo und FIR-Filter
1) Aufgabenaufteilung HW/SW
2) Festlegung des Protokolls zwischen HW- und SW-Komponenten
3) Realisierung des User Interface (Eingabe der Echo- und Filterparameter, Steuerung des Systems)
4) Realisierung der Protokoll-Komponenten
5) Validierung mit FPGA-Board
6) Vergleich der Lösungen HW / SW / SoPC in einem Bericht
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Praktikum 1
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial Beschreibungstext
Tutorials
Zugeschnittene Hilfswerkzeuge, z.B. zum Test
Separate Prüfung Ja
Separate Prüfung
Prüfungstyp praxisnahes Szenario bearbeiten (z.B. im Praktikum)
Details Prüfung der schriftlich und elektronisch einzureichenden Vorbereitungen (Design files, Models, Software)
Beobachtung der Durchführung (mit Hilfe) im Labor am realen FPGA-System
Mindeststandard Rechtzeitige Einreichung der geforderten Elemente
Mindestqualität der Einreichung erreicht
Erläuterung der Komponenten im Labor
Beteiligung an dem Aufbau des Systems
Bericht mit hinreichender Qualität

Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME

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