Docente/i: Carla Vacchi  

Denominazione del corso: Laboratorio di elettronica dei sistemi digitali
Codice del corso: 504419
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica e Informatica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: http://www-3.unipv.it/vacchi/didattica/ESDigLab270.php

Obiettivi formativi specifici

Il corso è pensato per studenti che intendano approfondire le proprie competenze nella progettazione di sistemi elettronici digitali di media complessità implementabili mediante ASIC, FPGA o microcontrollori. Sono considerati sia gli aspetti metodologici sia quelli pratici con attività sperimentali, esempi e casi significativi. Agli studenti verranno presentati anche progetti di sistemi che interagiscono con processi fisici. Le attività comprenderanno la verifica sperimentale e la caratterizzazione dei sistemi elettronici. A fine corso verrà verificato che lo studente abbia appreso i metodi per descrivere, simulare e analizzare il comportamento di un sistema e che sia capace di progettare un sistema digitale (o misto analogico/digitale) a partire dalla specifica fino alla implementazione reale su scheda.

Programma del corso

Microcontrollori
Struttura interna, periferiche, timer, convertitori A/D, oscillatori per la generazione del clock.

Logiche programmabili
PAL, PLA, CPLD, FPGA. Flusso di progetto. Risorse su FPGA (memorie, moltiplicatori, PLL, clock). Disponibilità, utilizzo ed applicazioni di IP. Input/Output.

Application Specific Integrated Circuit
Progetto di Standard Cells, metodi per il layout simbolico. Sintesi automatica di circuiti e sistemi digitali. Simulatori, editor per schemi circuitali e layout, Design rule Checkers, Circuit extractors. Reliability.

Interconnessioni
Protocolli, componenti, connettori. Driver per carichi analogici e digitali, pilotaggio PWM, signal conditioning, signal integrity. Trasmissione sincrona ed asincrona.

Regolatori e riferimenti
Generalità sui regolatori lineari e switching. Riferimenti di tensione e di corrente. Distribuzione di massa ed alimentazione.

Laboratori
Progetto e realizzazione di un sistema digitale con caratteristiche multidisciplinari, basato su semplici microcontrollori (in linguaggio C) e su logiche programmabili (in VHDL). Sono disponibili schede di valutazione per verificare la funzionalità dei progetti. Le esercitazioni vertono su casi significativi riguardanti dispositivi medici, elettronica di consumo, controllo dei processi e specifiche applicazioni industriali, dalle specifiche, al progetto CAD, alla selezione dei componenti, fino alla realizzazione di una PCB con collaudo.

Prerequisiti

Conoscenza delle principali leggi che governano i sistemi elettrici. Basi di elettronica digitale (celle elementari standard, logica combinatoria e sequenziale, circuiti aritmetici, memorie). Conoscenze base di linguaggio C. Lo studente dovrebbe avere familiarità con la strumentazione di laboratorio (oscilloscopio, power supply, generatore di segnali).

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 22
Esercitazioni (ore/anno in aula): 8
Attività pratiche (ore/anno in aula): 58

Materiale didattico consigliato

Sono disponibili sulla pagina del corso appunti redatti dal docente, slide delle lezioni, esempi di testi scritti, articoli, datasheet, report, application notes, e l’elenco dei link di pubblicazioni esplicative sui diversi argomenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta e in una prova pratica, entrambe obbligatorie. Il test scritto ha lo scopo di verificare la conoscenza dello studente riguardo agli aspetti teorici attraverso semplici esercizi numerici, domande a risposta chiusa e progetto di piccoli sistemi analogici/digitali a partire dalle specifiche. Durante la prova pratica verrà valutata, utilizzando l’hardware e il software presenti in laboratorio, la capacità dello studente di progettare sistemi, scegliendo l’approccio più conveniente per la realizzazione di una funzione data.