Im AllgemeinenNach der Erfindung des Transistors stieg die Komplexität beim Entwurf von Schaltungen, insbesondere von digitalen Schaltungen, enorm an.Um den Entwurf und das Testen von Schaltungen zu vereinfachen, wurden Hardware-Beschreibungssprachen (HDLs) entwickelt.Eine HDL (z. B. VHDL oder Verilog) ist eine Programmiersprache, mit der ein Ingenieur die Struktur und das Verhalten von elektronischen Schaltungen definieren kann.Mit Hilfe einer HDL kann eine Schaltung analysiert, simuliert und in tatsächliche Hardware synthetisiert werden!Heutzutage werden HDLs für den Entwurf von Schaltungen für FPGAs (Field-Programmable Gate Array) und ASICs (Application-Specific Integrated Circuit) verwendet.LernergebnisLernergebnis für diesen Kurs:Verständnis der grundlegenden Konzepte von HDL und insbesondere VHDL.Erlernen des Entwerfens, der Simulation und der Synthese von digitalen Schaltungen auf Hardware, dem Altera DE2-115 Development and Education Board.Soft-skills:ProblemlösungFehlersucheSelbstständigkeitPlanungEinhaltung von Fristen

Aktives Lernen in Form von Projektarbeiten.

Der Kurs bereitet die wesentlichen Konzepte des Entwurfs von digitalen Schaltungen vor. Darauf aufbauend werden in diesem Labor kombinatorische und sequentielle Schaltungen entworfen, simuliert und implementiert.Als Entwicklungsumgebungen werden Questa/ModelSim und Quartus eingesetzt.Ziel des Labors ist es, dass jeder Studierende einen funktionierenden Taschenrechner entwirft, der Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division unterstützt.Der Rechner soll Operanden von einer Tastatur erhalten und das Endergebnis auf dem FPGA-Board anzeigen.Die Arbeit ist in 3 Assignments über das akademische Semester verteilt. Auf dem Weg zu ihrem Taschenrechner sollen die Studierenden verschiedene Schaltungen implementieren, wie z.B.:RegisterSteuerungen für LED- und 7-Segment-AnzeigenEmpfang von Eingaben von Schaltern und Tastern sowie Entwicklung von Treibern für den Empfang von Eingaben von einer PS/2-TastaturArithmetischeLogikeinheit und die zentrale Logik des TaschenrechnersUm ihre Lösung zu verifizieren, werden die Studierenden ihre Taschenrechner auf ihre individuellen FPGA-Boards laden und den korrekten Betrieb überprüfen

Kenntnisse in einer beliebigen ProgrammierspracheKenntnisse im Entwurf von digitalen Schaltungen

Effective Coding with VHDL, PRINCIPLES AND BEST PRACTICE, Ricardo Jasinski (Available in the library of the university)

Laborberichte, Abschluss-Demo mit Diskussion, Schriftliche Prüfung oder optionale Aufgabe

Die Prüfungsthemen umfassen:ProjektergebnisseVHDL-GrundlagenGrundlagen des digitalen Schaltungsentwurfs*Ein Studierender, der die Aufgaben erfolgreich abgeschlossen hat, ist mehr als qualifiziert, in der Prüfung zu glänzen.

In diesem Praktikum wird die Fähigkeit einer Person bewertet, die gestellten Aufgaben zu lösen und tatsächlich in VHDL zu programmieren.Daher besteht die Endnote aus :70% aus dem Durchschnitt der Laborberichte und30% aus dem schriftlichen Abschlusstest ODER einer optionalen Aufgabe