Microrobotics and Control Engineering

Praktikum: FPGA-basierte Hardwareentwicklung

Umfang

1 VL, 3 ÜB, 6 KP

Dozent

T. Tiemerding, M. Sc.
Prof. Dr.-Ing. S. Fatikow

Inhalte

- Hardware-Entwurf in VHDL
- Hardware-Design-Flow (Synthese für FPGA)
- Synthesefähige VHDL-Beschreibungen
- Simulation
- Hardware-Debugging und Einführung in Hardwareverifikations-Techniken
- Grundschaltungen der Rechnerarchitektur in VHDL (für FPGA)
- Automaten mit VHDL
- FPGA-basierte Bildverarbeitung

Lerninhalte 

In den letzten Jahren konnten programmierbare Logikbausteine wie z.B. FPGAs enorme Zuwachsraten verzeichnen, heute sind sie unverzichtbare Bauteile beim Design von elektronischen Systemen mit großen Anwendungspotentialen, vor allem in der Verkehrs-, Fertigungs- und Kommunikationstechnik im Rahmen von Prototyping und Evaluation.

Die Hardwareentwicklung mit der Hardware-Berschreibungssprache VHDL ermöglicht eine effiziente Beschreibung von digitalen Schaltkreisen für diese Bausteine in Textform. Trotz des hohen Interesses finden sich aktuell kaum Lehrveranstaltungen, in der die wichtigen Bestandteile behandelt werden. Im Rahmen dieser Vorlesung erlernen Studierende die fundamentalen Kenntnisse im Architektur-Aufbau mit Hilfe von VHDL. Hierzu gehören die theoretischen Grundlagen über parallele Architekturen und dem dahin orientierten Algorithmenentwurf. Zusätzlich werden wichtige VHDL-Entwurfs-Prinzipien für die Realisierung synthesefähiger Schaltungen vorgestellt. Mit einem vertiefenden Tutorium werden die theoretisch behandelten Inhalte der Vorlesung anhand von praktischen Beispielen vertieft und erprobt. Hier werden auch notwendige Entwicklungs- sowie Simulationsumgebungen von Xilinx, einem Hersteller von FPGAs, umfassend behandelt. Als Abschluss des Moduls soll ein Projekt auf einem FPGA umgesetzt werden, welches die vermittelten Inhalte aus Vorlesung und Tutorium nutzt.

Literatur

- A. Mäder: "VHDL Kompakt"
- J. Reichardt: "VHDL-Synthese: Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme"
- P. Molitor: "Kompaktkurs VDHL"
- D. G. Bailey: "Design for Embedded Image Processing on FPGAs"
- P. J. Ashenden: "The designer's guide to VHDL"

 

Voraussetzungen

- Module "Eingebettete Systeme I" sowie "Eingebettete Systeme II"
- Empfohlen: Programmierung mit C / C++

Zu erbringende Leistungen

Aktive Mitarbeit , Übungsleistungen, Projekt mit Abschlusspräsentation

Schwerpunktfach

Eingebettete Systeme und Mikrorobotik

Bereichswahl

Technische Informatik

Anmeldung

erfolgt über Stud.IP