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PORTALE DELLA DIDATTICA

Elettronica dei sistemi digitali

08ATNNX

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino

Mutua

06ATNOD

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 85
Esercitazioni in laboratorio 15
Tutoraggio 40
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Zamboni Maurizio Professore Ordinario ING-INF/01 85 0 0 0 12
Collaboratori
Espandi
Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/01
ING-INF/01
ING-INF/01		 1
2
7		 F - Altre attività (art. 10)
E - Per prova finale e conoscenza della lingua straniera
B - Caratterizzanti		 Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
Per la prova finale
Ingegneria elettronica
Date d'appello
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami
2020/21
Insegnamento obbligatorio per la laurea triennale in Ingegneria Elettronica, collocato al secondo periodo didattico del III anno. L'insegnamento e' focalizzato sugli argomenti base dell'Elettronica Digitale, affrontando e approfondendo le varie tematiche legate al progetto di circuiti digitali. Sono studiati gli aspetti piu' importanti dei sistemi digitali, partendo dalle considerazioni di base sui circuiti elementari fino all'analisi dei sistemi complessi di elaborazione. Le competenze acquisite in questo modulo rappresenteranno la base solida per i corsi successivi di approfondimento del mondo dell'Elettronica Digitale.
The course is mandatory for the BSc-level programme in Electrical Engineering and will be offered in the second period of the third year. It is focussed on the basics of Digital Electronics, considering and studying the different aspects of digital design. A lot of methodologies related to basic digital circuits up to complex processing systems will be shown and used. The knowledges and the abilities developed in this module will constitute the solid bases of the following corses where digital systems will be considered in more details.
- Conoscenze dei vari tipi di circuiti digitali combinatori e delle tecniche di - sintesi efficienti; capacita' di analisi e di progetto dei vari circuiti; - Conoscenze dei vari tipi di circuiti digitali sequenziali semplici e complessi e delle tecniche di sintesi corrispondenti; capacita' di analisi e progetto di circuiti sequenziali e scelta dei componenti. - Conoscenze dei linguaggi di descrizione dell'hardware (VHDL) e del loro uso per la descrizione e la sintesi di sistemi digitali complessi. - Conoscenze delle principali tecnologie realizzative di circuiti digitali complessi, con particolare enfasi sui circuiti programmabili. - Conoscenze delle diverse tipologie di memorie, della loro architettura e del loro uso nei sistemi di elaborazione. - Conoscenze delle architetture dei microcontrollori e del loro uso nell'ambito di sistemi digitali complessi
- Knowledge of basic combinatorial circuits and their synthesis tools; - Knowledge of sequential circuits and their synthesis tools; - Knowledge and ability in the use of a Hardware Description Language such as VHDL: description and synthesis of digital blocks. - Knowledge of complex programming digital circuits (FPGAs); - Knowledge of memory structures and architectures, and their use in processing systems. - Knowledge of microcontrollers architectures and applications. Prerequisites
Algebra di Boole; Porte logiche elementari sia a livello combinatorio che sequenziale; concetto di Macchine a Stati Finiti; conoscenze elementari sulle architetture degli elaboratori e sulla loro programmazione a livello Assembler.
Boole's Algebra; elementary combinatorial and sequential digital gates; FSM concept, basic processor architecture and its programming paradigm (assembler language) Course topics
Argomenti trattati nelle lezioni e relativo peso in crediti: - Circuiti combinatori: tecniche di sintesi di circuiti base e circuiti aritmetici (1.5 CFU) - Circuiti sequenziali: sintesi di FSM elementari e sistemi di controllo complesso (ASM chart) (1.5 CFU) - Linguaggi di descrizione dell'hardware (VHDL): concetti e strutture dati per la descrizione di architetture complesse (2 CFU) - Memorie: circuiti, architettura ed applicazioni nei sistemi di elaborazione (0,5 CFU) - Microcontrollori: architettura interna, modello di programmazione e di uso, periferiche ( 4,5 CFU)
- Combinatorial circuits: synthesis techniques for basic and arithmetic circuits (1.5 CFU) - Sequential circuits: elementary FSMs and complex control architectures (ASM charts) (1.5 CFU) - Hardware Description Languages (VHDL): statements, data structures and coding techniques for hardware description and modelling (2 CFU); - Memories: circuits, architectures and applications (0.5 CFU); - Microcontrollers: internal architecture, programming model and use; peripheral units (4.5 CFU);
Le esercitazioni in aula riguardano piccoli progetti, relativi a quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. E' richiesto l'uso di calcolatrici scientifiche (personali). Le esercitazioni sperimentali di laboratorio comprendono lo sviluppo, la sintesi e la realizzazione di progetti digitali descritti mediante il linguaggio VHDL, nonche' relativi all'uso di microcontrollori. Per l'esecuzione delle esercitazioni sperimentali sono disponibili delle schede basate su FPGA e microcontrollori su cui lo studente realizzera' e verifichera' i circuiti progettati. Il numero di esercitazioni previste e' 10 e sono condotte in laboratorio da gruppi di 3 studenti. Il lavoro prevede la realizzazione di homework propedeutici al laboratorio stesso (di norma definiti una settimana prima del laboratorio) durante i quali gli studenti prepareranno il progetto richiesto di volta in volta e che verificheranno durante le sessioni di laboratorio. Ogni laboratorio richiede la redazione di una relazione che concorrera' al conseguimento del voto finale. Un ulteriore laboratorio multidisciplinare con annessa relazione da consegnare permettera' agli studenti di sviluppare un progetto piu' ad ampio spettro nell'ambito dei crediti di prova finale inseriti nel corso.
Practice classes will focus on small digital designs (personal calculator required). Lab sessions consist in the development, synthesis and implementation of digital designs, described using VHDL, and microcontrollers, possibly integrated into FPGAs . Evaluation boards will be available to test the designs. Ten lab sessions will be provided by groups of 3 students. Homeworks are required to prepare the lab sessions and will be given one week before the scheduled lab session. A report is required for the lab sessions and will be considered in the final grade.
I testi di riferimento che coprono la quasi totalita' del corso sono: "Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design (Third Edition)" di Stephen Brown e Zvonko Vranesic , Mc Graw Hill “Mastering STM32”, 2017, " Carmine Noviello, in vendita online all'indirizzo http://leanpub.com/mastering-stm32 “Introduction to Embedded Systems - Interfacing to the Freescale 9S12” di W. Valvano, CENGAGE learning Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati nelle lezioni, esempi di scritti d'esame ed un eserciziario nonche' i manuali per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico e' scaricabile attraverso il portale della didattica.
The learning material used for the lessons is made available through the course website. Notes provided by the professor. Reference books: "Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design (Third Edition)" ,Stephen Brown and Zvonko Vranesic , Mc Graw Hill “Mastering STM32”, 2017, " Carmine Noviello, available for sale at http://leanpub.com/mastering-stm32 “Introduction to Embedded Systems - Interfacing to the Freescale 9S12”, W. Valvano, CENGAGE learning
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. Lo scritto comprende esercizi di progetto sui temi indicati a lezione ed ogni esercizio e' articolato su piu' domande. In particolare verranno proposti tre esercizi: - un esercizio riepilogativo sui sistemi digitali complessi; - un esercizio specifico su argomenti di base dei sistemi digitali o dei microcontrollori; - un esercizio riepilogativo di progetto sui sistemi a microcontrollore. Il tempo assegnato per la soluzione e' di 3 ore e per superare lo scritto occorre conseguire almeno una valutazione sufficiente in entrambi gli esercizi riepilogativi. Non e' consentito l'uso di testi e o materiali vari. Solo la calcolatrice non programmabile e' ammessa durante la prova scritta. L'orale ha una durata di 10-20 minuti e riguarda tutti gli argomenti soprattutto teorici trattati a lezione e nei laboratori. Il voto finale e' una media pesata della valutazione dello scritto, dell'orale e delle relazioni di laboratorio secondo la seguente formula Voto_finale = Coefficiente_orale x (0.95 x Voto_Scritto + 0.25 x Voto_Laboratorio – 4)
Exam: Compulsory oral exam; Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform;
The written examination is based on some design exercises and takes 3 hours. No learning materials are allowed during written exam. Only pocket calculator allowed. Two exercises will be proposed on "Complex design system design" and on "Microcontrollers design". A third complementary exercise is instead on basic Digital Design or Microcontroller Systems. At least 18/30 (on both main exercises) is required to pass to the oral examination that will also consider the lab reports (Lab_grade) beside a couple of questions about theoretical aspects of the course (10-20 minutes). Final grade is a weighted mean of the written (Written_grade) and oral exam ("Oral_coeff" is a multiplying coefficient, usually near unity) and lab reports (Lab_grade) according to the formula: Final_grade = Oral_coeff x (0.95 x Written_grade + Lab_grade - 4 )
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. Lo scritto comprende esercizi di progetto sui temi indicati a lezione ed ogni esercizio e' articolato su piu' domande. In particolare verranno proposti tre esercizi: - un esercizio riepilogativo sui sistemi digitali complessi; - un esercizio specifico su argomenti di base dei sistemi digitali o dei microcontrollori; - un esercizio riepilogativo di progetto sui sistemi a microcontrollore. Il tempo assegnato per la soluzione e' di 3 ore e per superare lo scritto occorre conseguire almeno una valutazione sufficiente in entrambi gli esercizi riepilogativi. Non e' consentito l'uso di testi e o materiali vari. Solo la calcolatrice non programmabile e' ammessa durante la prova scritta. L'orale ha una durata di 10-20 minuti e riguarda tutti gli argomenti soprattutto teorici trattati a lezione e nei laboratori. Il voto finale e' una media pesata della valutazione dello scritto, dell'orale e delle relazioni di laboratorio secondo la seguente formula Voto_finale = Coefficiente_orale x (0.95 x Voto_Scritto + 0.25 x Voto_Laboratorio – 4)
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform;
The written examination is based on some design exercises and takes 3 hours. No learning materials are allowed during written exam. Only pocket calculator allowed. Two exercises will be proposed on "Complex design system design" and on "Microcontrollers design". A third complementary exercise is instead on basic Digital Design or Microcontroller Systems. At least 18/30 (on both main exercises) is required to pass to the oral examination that will also consider the lab reports (Lab_grade) beside a couple of questions about theoretical aspects of the course (10-20 minutes). Final grade is a weighted mean of the written (Written_grade) and oral exam ("Oral_coeff" is a multiplying coefficient, usually near unity) and lab reports (Lab_grade) according to the formula: Final_grade = Oral_coeff x (0.95 x Written_grade + Lab_grade - 4 )
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