ELE113 HW/SW systemkonstruksjon

Innhold og oppbygning

En innebygd (eller embedded) computer er en datamaskin som er laget til et spesielt formål. Kurset bruker FPGA teknologi til å designe innebygde systemer. Dette involverer å sette opp en datamaskinarkitektur med en prosessor og periferienheter, hardware design med VHDL og software design i C. Kurset starter med å se FPGA design som fokuserer spesielt på begrensninger gitt av reelle applikasjoner. Fokuset videre er på de fysiske og logiske elementene som inngår arkitekturen for et innebygget system, samt bruk av et sanntidsoperativsystem på en innebygd plattform. Feilsøking, verifikasjon og testing blir vektlagt.

Gjennom praktiske laboratorieoppgaver og tre større obligatoriske oppgave får man praktiske erfaringer med å bygge innebygde systemer av varierende kompleksitet.

Innhold

• Forklaring av virkemåten til fysiske komponenter i et innebygget system (minne, CPU osv.).
• Forklaring av virkemåten til logiske komponenter og arkitektur i et innebygget system, inkludert bruk av sanntids operativsystem.
• Verifikasjon og testing av digitale design og innebygde systemer.
• Standard prosjektmetodikk og dokumentasjon.
• VHDL design med spesielt fokus på begrensninger (constraints) for FPGA. Dvs: Timing, IO standarder med mere.
• C design for innebygde systemer.
• Laboratorieoppgaver hvor man vha Alteras utviklingsverktøy designer innebygde systemer på FPGA, med CPU, eksternt minne og andre periferienheter.

Læringsutbytte

Kunnskaper

Studenten har kjennskap til:

• oppbygningen og begrensningene som gjelder for reelle FPGA applikasjoner.
• funksjon og arkitektur til et innebygd system.
• metoder for verifisering og testing.
• Sanntidsoperativsystem.
• standard prosjektmetodikk.

Ferdigheter

• Studenten kan anvende og bearbeide sin kunnskap for å identifisere, formulere, spesifisere, planlegge og løse oppgaver knyttet til HW/SW systemkonstruksjon på en systematisk måte.
• Studenten kan anvende språkene VHDL og C i utviklingsmiljø for innebygde systemer.

Generell kompetanse

• Studenten har kunnskap om hvordan bruke programmerbar logikk til å løse relevante teknologiske utfordringer.
• Studenten kan delta aktivt i faglig relevante diskusjoner og evner å dele sine kunnskaper og erfaringer med andre og bidra til utvikling av god praksis.
• Studenten evner å oppdatere sin kunnskap innen fagfeltet.

Innholdet i emnet er knyttet til FNs bærekraftsmål nr. 9,11 og 12: For å realisere bærekraftig industrialisering, bærekraftige byer og lokalsamfunn og bærekraftig produksjon kreves det teknologi basert på digital elektronikk.

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

• ELE102 Datateknikk og mikrokontroller
• ING202 Programmering for ingeniører
• ELE201 Mikrokontrollere og datanett
• ELE111 Digitale design

Undervisnings- og læringsformer

Forelesninger.

Praktiske oppgaver alene og i grupper.

Obligatorisk læringsaktivitet

3 obligatoriske oppgaver må være godkjent før eksamen kan avlegges.

Vurderingsform

Prosjektoppgave og muntlig eksamen.

Prosjektoppgaven teller 40% av karakteren, eksamen 60%. Begge deler må være bestått for å få bestått karakter i emnet.

Karakterskala A-F, der F tilsvarer ikke bestått.

Hjelpemidler ved eksamen

Ved prosjektoppgave:

Alle hjelpemiddel.

Ved muntlig eksamen:

Datamaskin med all programvare som har vært brukt i undervisingen.

Internett eller annen form for elektronisk kommunikasjon er ikke lov, med unntak for eventuell aktivering av programvarelisenser.

Bruk av verktøy basert på kunstig intelligens KI er ikke tillatt.

Mer om hjelpemidler

Faglig overlapping

• TOE107 - HW/SW systemkonstruksjon - Reduksjon: 10 studiepoeng