Digitális technika

1. EA1: Bevezetés, a digitális technika világa. A digitális reprezentáció: adatábrázolás, kódolás. Számrendszerek, számábrázolások (egész, valós) tulajdonságai (tartomány, felbontás). Verilog HDL nyelvi alapok ismertetése (modul, bemenet, kimenet, funkció).

GY1: Számrendszerek, kódok, kódkonverzió (BIN-BCD, BCD-BIN). Bináris aritmetika.

L1: Eszközkészlet, tervezői környezet bemutatása. Első projekt elkészítése (kapcsoló → LED). 

2.   EA2: Logikai kapcsolatok, Boole algebra. Logikai függvények, kombinációs hálózatok. Specifikáció, reprezentáció. Alapelemek, kapuk, kétszintű hálózatok, az SOP realizáció. Minimalizálási algoritmusok.

GY2: Logikai függvények használata (specifikáció, egyszerűsítés, realizáció). Egyszerű feladatok megoldása, 1 bites és több bites összeadó.

L2: Kombinációs hálózatok tervezése Verilog HDL használatával. Elemi logikai függvények egybites és több bites változókra

3. EA3: Funkcionális egységek, univerzális elemkészletek. Az élvezérelt DFF, mint szinkron mintavevő tároló. A több bites regiszter, mint összetett alapelem. A konfigurálható FPGA alaperőforrásai: logikai cella (LUT + DFF), I/O cella, huzalozás (kapcsolók).

GY3: Az általános kombinációs funkcionális egységek használata. 4 számjegyes kijelző tervezése.

L3: A 7 szegmenses kijelző használata. 4 bemenetű – 7 kimenetű kombinációs hálózat tervezése.

4.  EA4: EA4: A szinkron működés modellezése HDL nyelven. Az általános szekvenciális logika. FSM elrendezések, állapotregiszter, állapotátmeneti és kimeneti függvények. Specifikációs eszközök: állapotdiagram, állapottábla. Verilog HDL alapú FSM specifikációs stílusok, egyesített és szétválasztott leírás.

GY4: Egyszerű sorrendi hálózatok tervezése, állapotdiagramjának felrajzolása. A HDL specifikáció megtervezése az általános FSM modell alapján.

L4: 4 bites kódadó FSM tervezése, fix és beállítható kóddal. Működés idődiagramjának ellenőrzése szimulációval.  

5. EA5: Az általános multifunkciós regiszter felépítése, vezérlési függvények származtatása. Kódolt és dekódolt vezérlés. Alapállapot beállítás, töltés, engedélyezés, és egyedi műveletek kiválasztása.

GY5: Általános célú sorrendi logikai elemek tervezése. Interfészjelek, vezérlőjelek használata. Bináris számlálók.

L5: Teljes 4 digites 7 szegmenses kijelző egység felépítése. Bináris számláló megtervezése.

6.   EA6: Adatfeldolgozó egységek tervezése, példák egyszerűbb feladatokra (ADD, SUB, COMP). Regiszterek, Stack, FIFO. SRAM memóriák használata, tulajdonságai.  

     GY6: Mintakereső feladat bemutatása, a tervezés lépései.

L6: Mintakereső áramkör megvalósítása 256 bájtos ROM memóriához. Feladat: Előírt tulajdonságú adatbájt megkeresése, {cím, adat} kijelzése a 4 digites kijelzőn előre elkészített modulok felhasználásával.

7. EA7: A regisztertranszfer szintű tervezés. Vezérlő és adatfeldolgozó egységek együttes specifikációja. Vezérlők tervezése HLSM és ASM megközelítéssel. Elemi műveletek, feltételek kezelése. Állapotátmenetek, vezérlési szerkezetek.

GY7: Digitális rendszer tervezése a legnagyobb közös osztó (GCD) meghatározásához. Az algoritmus áttekintése, a feldolgozás lépései, a szükséges műveleti egységek és vezérlőjelek meghatározása. A vezérlőegység állapotdiagramja és megtervezése.

L7: A GCD egység Verilog HDL kódjának elkészítése, szimulációja, megvalósítása.

8.   EA8: Az általánosított adatfeldolgozó egység. Be- és kimeneti interfészek. Adatméret, műveletek szabványosítása. Az általános adatstruktúra elemei: memória, regiszterek/regisztertömb, stack, ALU, státuszjelző bitek.

  GY8: A MiniRISC GUI bevezetése, szerkesztés, fordítás, ellenőrzés, lépésenkénti végrehajtással elemi (3-4 utasításos) ASM minta programokon.

L8: A MiniRISC GUI bemutatása. Az előadáson elkészített forráskódok használata, fordítás, letöltés, futtatás. Hibakeresés/javítás lehetőségei. Tipikus ASM programozási minták: ciklus szervezés, indirekt adatcímzés, időzítés alkalmazása. (Esetleg néhány kurzusnak elmarad, Okt. 23., Nov. 1.).

9. EA9: A MiniRISC mikrovezérlő/mikroprocesszor felépítésének bemutatása. Programtár, programszámláló, utasítás végrehajtási fázisok: F-D-E. Az utasítás végrehajtás FSM modellje. Az utasítás architektúra (IA) jelentősége, utasítás felépítés. Utasításkészlet elemzése. Operandus elérés, címzési módok.

GY9: MiniRISC CPU felépítése, blokkvázlat. A MiniRISC gépi kódú programozása, 2-3 egyszerű program elkészítése (max. 10-20 utasítás!)

L9: A MiniRISC GUI bemutatása. Az előadáson elkészített forráskódok használata, fordítás, letöltés, futtatás. Hibakeresés/javítás lehetőségei. Tipikus ASM programozási minták: ciklus szervezés, indirekt adatcímzés, időzítés alkalmazása. (Esetleg néhány kurzusnak elmarad, Okt. 23., Nov. 1.).

10. EA10: A mikroprocesszoros busz. Cím, adat, vezérlő jelek. Buszok jellemzői, buszciklus fogalma. Perifériakezelés fogalma, alapvető műveletek: címdekódolás, parancsjelek előállítása, Buszillesztő logika elemei: adat regiszterek, parancs/státusz regiszterek. Perifériakezelés feladatai: alaphelyzetbe állítás, üzemmód beállítás, indítás.

  GY10: Egyszerű periféria eszközök (LED, kapcsoló) felépítésének, használatának ismertetése.

L10: Lekérdezéses periféria kezelés használata LED vezérléshez.

11. EA11: A mikrovezérlők tipikus perifériaegységei: A GPIO periféria. Jelentése, áramköri felépítés, jellemző szolgáltatások, használat (IN/OUT/INOUT).

    GY11: LCD kijelző működtetése GPIO interfész és programozott átvitel használatával  

L11: LCD kijelző működtetése GPIO interfész és programozott átvitel használatával. Karakter sorozat kiírása LCD-re memóriából.

12.  EA12: Az időzítő egység. Jelentése, jellemző szolgáltatások, használat. Ütemezés, időzítés, mérés, periodikus jelalakok A megszakítás fogalma, jelentősége. A processzor működése megszakítás használata esetén.

     GY12: PWM vezérlőjel előállítása időzítővel GPIO kimeneten.

L12: Mikroszervo motor vezérlés tervezése programozott időzítő alapú PWM vezérléssel, GPIO interfészen.

13. EA13: Mikrovezérlők adatátviteli interfészei: soros UART/USRT, SPI, I2C.

GY13: Egyszerű szoftveres SPI interfész megvalósítás GPIO segítségével.  

L13: Adatblokk mozgatása a memóriából az USRT periférián át a PC terminálra. Hőmérséklet szenzor adatainak beolvasása szoftver SPI rutinnal és kijelzése hétszegmenses kijelzőn.

14. EA14: Félévi tematika áttekintése. A digitális technika alkalmazása beágyazott rendszerekben. HW-SW együttes kezelése a rendszermegvalósítás során. Összetett hierarchikus rendszerek tervezése.

      GY14: -

      L14: Pótlási alkalom