Digitalteknik, 7,5 hp

Huvudområde med fördjupning

Grundläggande behörighet + Matematik 3c.

Kursen ingår i Civiliningenjör i datateknik 300 hp, Civilingenjör i intelligenta system 300 hp samt i Data-, Elektro- och Mekatronikingenjörsprogrammen.

Kursen ger en omfattande förståelse för design och optimering av kombinatoriska och sekventiella digitala system. Studenten kommer att utforska de senaste teknikerna och verktygen som används för digital kretskonstruktion. Dessutom kommer studenten att förvärva praktiska färdigheter genom att använda datorstödda designverktyg (CAD) och bekanta sig med hårdvarubeskrivningsspråk, vilka är avgörande för modern digital systemdesign.

Efter avklarad kurs ska studenten kunna:

Kunskap och förståelse

• använda grundläggande principer för Boolesk algebra och tillämpa dessa i logikminimering
• redogöra för skillnaden mellan kombinatoriska och sekventiella kretsar och beskriva deras respektive roller i digital design
• uttrycka förtrogenhet med syntax och semantik för hårdvarubeskrivningsspråk, särskilt VHDL

Färdighet och förmåga

• tillämpa tekniker med Boolesk algebra för att förenkla och optimera logikfunktioner
• utveckla och testa kombinatoriska och sekventiella kretsar för olika tillämpningar
• använda VHDL för att beskriva, simulera och syntetisera digitala kretsar
• använda moderna CAD-verktyg för att designa, simulera och validera digitala system

Boolesk Algebra och Logikminimering

Detta ämnesområde går in på det matematiska ramverket som används för att beskriva logiska operationer, känt som Boolesk algebra. Det täcker grundläggande principer, lagar och teorier för Boolesk algebra. Tekniker för logikminimering, såsom Karnaugh-diagram, introduceras för att förenkla Booleska funktioner och optimera designen av digitala kretsar.

Kombinatoriska kretsaroch Aritmetiska Enheter

Detta avsnitt behandlar design, analys och optimering av kombinatoriska kretsar, inklusive grundläggande grindar, multiplexrar, avkodare, kodare och aritmetiska enheter. Särskilt fokus läggs på designen av en enkel Aritmetisk Logisk Enhet (ALU) som ett främsta exempel på kombinatorisk logik.

Sekventiella Kretsar och Ändliga Tillståndsmaskiner

Detta avsnitt introducerar låsningar, flip-flops, räknare och register. Ändliga tillståndsmaskiner (FSM), som är modeller av system med ett begränsat antal tillstånd, utforskas ingående, inklusive Mealy- och Moore-maskiner.

Hårdvarubeskrivningsspråk (VHDL) för Digitala Kretsar

VHDL (VHSIC Hardware Description Language) är ett programmeringsspråk som används för att beskriva beteendet hos digitala kretsar och system. Detta ämne introducerar syntax, semantik och tillämpning av VHDL i modellering, simulering och syntes av digitala kretsar.

Teknologier för Digitala Kretsar (ASIC & FPGA)
Detta avsnitt introducerar de primära teknologierna som används i implementeringen av digitala kretsar. Det börjar med en översikt över ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), med betoning på dess fasta funktionalitet anpassad för specifika tillämpningar. Fokus flyttas sedan till FPGA (Field-Programmable Gate Array), en omprogrammerbar integrerad krets som kan programmeras efter tillverkning för att passa olika tillämpningar.

Undervisningen består av föreläsningar, laborationer och övningar.

Examinationen sker genom skriftlig individuell tentamen och laborationsarbete i grupp.

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från angiven examinationsform och medge att en student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan till exempel vara beslut om riktat pedagogiskt stöd.

I kursen ingår kursvärdering. Denna är vägledande för utveckling och planering av kursen. Kursvärderingen dokumenteras och redovisas för studenterna.