Obiettivi formativi
I sistemi embedded (o dedicati) rappresentano il settore applicativo più diffuso per i moderni dispositivi elettronici. Scopo del corso è quello di fornire gli strumenti per lo studio e la progettazione di sistemi elettronici di tipo embedded. Durante il corso se ne studieranno le caratteristiche, le architetture, le componenti principali. Inoltre, ampio spazio verrà dedicato ad attività di laboratorio.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Il corso si articola secondo questi argomenti:
- Introduzione ai Sistemi Embedded (SE)
- Caratteristiche di un SE: Progettazione, Mercato, Architettura dei SE
- Flusso di progettazione HW-SW dei SE
- Componentistica HW tipica
- Protocolli di comunicazione wired: RS232/RS485, USB, Ethernet
- Protocolli di comunicazione wireless: ZigBee, Bluetooth
- Soluzioni per l’alimentazione
- Soluzioni per le comunicazioni e l’interfacciamento
- I linguaggio di descrizione HW: il Verilog
- Accenni di Matlab come strumento di ausilio alla progettazione e simulazione
Programma esteso
TEORIA:
- Introduzione al corso, alle attività di laboratorio e ai Sistemi Embedded
- Principali componenti HW dei SE
- Il tema del partizionamento HW e SW
- Circuiti per I/O ed introduzione al JTAG
- Introduzione ai SoC e ai SoC BUS (AVALON).
- Soluzioni per l'alimentazione di un SE
- I protocolli di comunicazione SPI e I2C
- La porta seriale UART - protocolli RS232, RS422, RS485
- I Bus di campo: il protocollo CANBus
- Introduzione alle rete e protocolli IP
- Protocolli di comunicazione wireless.
- Introduzione alle FPGA e al Flusso di Progettazione Digitale.
- La Logica Programmabile FPGA Cyclone2 di Altera: analisi delle caratteristiche.
- Il linguaggio di descrizione Hardware Verilog
LABORATORIO:
- Descrizione della scheda ALTERA DEMO DE2
- Il flusso di progetto di Quartus2
- Esempi di circuiti realizzati in Verilog: FFD, Registri, Contatori, SHR, FSM.
- Progetto e implementazione di un Contatore-Esadecimale che visualizza l'uscita su un display a 7 segmenti.
- Descrizione Verilog dei principali circuiti aritmetici.
- Introduzione al processore RISC 32-bit NIOS2
- Esercitazioni basate sul NIOS2
- Attività di laboratorio relative allo sviluppo del progetto d’esame.
Bibliografia
Per la parte di teoria è consigliato il testo:
Sistemi Embedded - Sviluppo Hardware e Software per sistemi dedicati - di Carlo Brandolese e William Fornaciari - PEARSON Prentice Hall
Il testo consigliato per le attività di laboratorio è:
Progetto di sistemi elettronici digitali basati su dispositivi FPGA - di Ettore Napoli - Progetto Leonardo - Esculapio Bologna
Metodi didattici
Il corso è diviso in lezioni frontali e attività di laboratorio.
Nelle lezioni frontali si affronteranno i temi legati alla conoscenza dei sistemi embedded.
Nelle attività di laboratorio si svilupperanno conoscenze di linguaggi di descrizione hardware (In particolare, il Verilog) e si progetterà e svilupperà un sistema embedded basato su una logica programmabile FPGA.
Modalità verifica apprendimento
La prova d'esame consiste nella discussione di un progetto realizzato durate lo svolgimento del corso. Tale progetto consiste nella realizzazione, su una scheda basata su logica programmabile FPGA, di un sistema digitale embedded. Durante la discussione del progetto vi sarà modo di approfondire la conoscenza degli argomenti teorici studiati a lezione.
Altre informazioni
Materiale didattico e ulteriori informazioni sono reperibili sul sito:
https://sites.google.com/site/laboratorioedse/
