12482 - FPGA basierter Schaltungsentwurf und Schaltungssimulation Modulübersicht

Modulnummer: 12482
Modultitel:FPGA basierter Schaltungsentwurf und Schaltungssimulation
  FPGA based Circuit Design and Simulation
Einrichtung: Fakultät 3 - Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Schacht, Ralph
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 5
Lernziele: Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage
  • geeigneter Methoden auszuwählen und sichere anzuwenden
  • vorhandenes Wissen selbständig zu erweitern
  • komplexer Aufgabenstellungen analysieren und zu strukturieren
  • logisch, analytisch und konzeptionell zu denken
  • technischen Problemstellungen zu analysieren und zu strukturieren
  • Lösungsstrategien zu entwickeln und umzusetzen
  • komplexe Probleme zu formulieren
  • VLSI-Schaltkreistechniken und die VHDLBeschreibung anzuwenden
  • Schaltungsentwurf mittels VHDL durchzuführen
  • VHDL-Entwurf anzuwenden und eine Programmierung eines XLINXs FPGAs an konkreten Beispielen durchzuführen
Inhalte:Vorlesung
  • Einführung: Einordnung von VLSI-Schaltkreise (Standardzellen, Gate- Array, FPGA), Hardwarebeschreibungssprachen (VERILOG, VHDL), XILINXs SPARTAN 3 Evaluationboard
  • VHDL-Beschreibung: Grundlagen (Entity, Architecture, ...), Test von VDHL-Modellen
  • VHDL Schaltungsentwurf: Kombinatorische Schaltungen (MUX, COD, DEC, Comp, Add, Shift, ...), Sequentielle Schaltungen (Speicherelemente, Automatenentwurf), Ausgewählte Schaltungen (schnelle Zähler, Arithmetik)

Simulationspraktikum
  • Kennenlernen von ISE Foundation, VHDL Editor und ISESimulator
  • Kennlernen des SPARTAN3 Testboards: FPGA-Programmierung, Verwendung von Schaltern und LEDs
  • Kennlernen SPARTAN3 Testboards: 7-Segment-Anzeige, 50 MHz Takt.
  • Entwurf einer Addier-/Subtrahierschaltung
  • Entwurf eines sequentiellen Schaltwerks
  • Implementierung von internen Speicherblöcken
  • Entwurf einer Ansteuerschaltung zum Schreiben und Lesen von Daten in einen bzw. aus einem externen Speicherbaustein
Empfohlene Voraussetzungen:
  • Entwurf und Simulation elektronischer Schaltungen 2
  • Rechnerarchitektur und Digitaltechnik
  • CAD/CAE & Fertigung elektronischer Baugruppen 1
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Praktikum / 2 SWS
  • Selbststudium / 90 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • Skript
  • Tafel 
  • ISE Foundation, VHDL Editor und ISE-Simulator
  • Beamer 

Literatur

  • Manual XLINKs Spartan-3:
  • http://www.xilinx.com/support/documentation/spartan-3.htm,
  • http://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds099.pdf
  • Pong P. Chu , FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version, Wiley-Verlag, 2008
  • Peter Sauer, Hardware-Design mit FPGA,Elector-Verlag 2010
  • Ricardo Jasinski,Effective Coding with VHDL: Principles and Best Practice, MIT Press, 2016
  • G. Herrmann, D. Müller, ASIC - Entwurf und Test, Fachbuchverlag Leipzig,2008
  • F. und R. Bartholomä, Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs: Einführung mit VHDL und System C, Oldenburg, 2006

Modulprüfung:Continuous Assessment (MCA)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:
  • eine Projektaufgabe mit 15-20 Seiten Projektbericht (70%) und
  • eine Projektpräsentation, 15min., mit anschließender Diskussion (30%)
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Master (fachhochschulisch) / Elektrotechnik / PO 2018
  • Master (fachhochschulisch) - erweiterte Fachsemester / Elektrotechnik / PO 2018
Bemerkungen:keine
Veranstaltungen zum Modul:
  • 310308 Vorlesung FPGA basierter Schaltungsentwurf und -simulation
  • 310348 Laborausbildung FPGA basierter Schaltungsentwurf und -simulation
  • 310368 Prüfung FPGA basierter Schaltungsentwurf und -simulation
Veranstaltungen im aktuellen Semester: