Insegnamento facoltativo per la laurea triennale in Ingegneria Fisica, 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.

- 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

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. Conoscenza di base del linguaggio C (per chi fosse solo a conoscenza del linguaggio Phyton, saranno forniti riferimenti bibliografici online per colmare le lacune in vista della seconda da parte del corso sui microcontrollori).

Argomenti trattati nelle lezioni e relativo peso in crediti: - Circuiti combinatori: tecniche di sintesi di circuiti base e circuiti aritmetici (1 CFU) - Circuiti sequenziali: sintesi di FSM elementari e sistemi di controllo complesso (ASM chart) (1 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 di un sistema di elaborazione, modello di programmazione e di uso, periferiche ( 3,5 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 sulla falsariga del progetto che sara' sviluppato in sede di esame scritto.

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.

Slides; Dispense; Libro di esercitazione; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni tratte da anni precedenti; Materiale multimediale ;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L'esame consiste in una prova scritta da eseguire in aula sul proprio PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo 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; - un esercizio riepilogativo 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. Il voto massimo ottenibile con lo scritto e' di 30 trentesimi. Non e' consentito l'uso di testi e o materiali vari. Solo la calcolatrice non programmabile e' ammessa durante la prova scritta. Le relazioni di laboratorio sono valutate in trentesimi (Voto_Vaboratorio) in funzione del lavoro svolto e delle risposte fornite durante la verifica dei progetti in laboratorio. L'orale ha una durata di 10-20 minuti e riguarda tutti gli argomenti soprattutto teorici trattati a lezione e nei laboratori e ha lo scopo di accertare le conoscenze teoriche acquisite dallo studente e non direttamente verificabili con esercizi e progetti. 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) La lode puo' essere assegnata qualora il Voto_finale sia superiore a 31/30.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.