Lehrveranstaltung
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 |
| 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
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 SoftwareFähigkeit zur Implementation ausgewählter Komponenten in Hard- und Software
Prüfungstyp
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)
Lernziele
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
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 Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Vortragsfolien
Übungsaufgaben mit Musterlösungen
Tutorials (viele Übungen am Rechner)
Beispielmodelle und -programme
Übungsaufgaben mit Musterlösungen
Tutorials (viele Übungen am Rechner)
Beispielmodelle und -programme
Separate Prüfung
keine
Lernziele
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)
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
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
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)
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
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 Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Beschreibungstext
Tutorials
Zugeschnittene Hilfswerkzeuge, z.B. zum Test
Tutorials
Zugeschnittene Hilfswerkzeuge, z.B. zum Test
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 ElementeMindestqualität 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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