smjernice za izvođenje laboratorijskih vježbi

Sveučilište u Zagrebu
Fakultet elektrotehnike i računarstva
Digitalna logika
Tehničke i organizacijske smjernice za izvođenje
laboratorijskih vježbi korištenjem sklopovskih
pomagala
Marko Zec
Rujan 2014.
1 Uvod
Na kolegiju Digitalna logika studenti mogu birati između dva ponuđena režima
izvođenja laboratorijskih vježbi: izvođenje vježbi putem online simulacijskog sustava
VHDLlab, ili korištenjem sklopovskih pomagala odnosno razvojnih pločica temeljenih
na integriranom sklopu FPGA (Field Programmable Gate Array). Studenti koji vježbe
izvode korištenjem sklopovskih pomagala trebaju se pridržavati smjernica navedenih u
ovom dokumentu.
Glavni cilj vježbi je kroz praktični rad upotpuniti znanja usvojena tijekom teorijskog
dijela nastave. Radom sa sklopovskim pomagalom studentima se želi demistificirati
veza između razmatranja digitalnih sklopova na koncepcijskoj razini i njihove izvedbe
stvarnim elektroničkim komponentama, kao i povezivanje s vanjskim svijetom
korištenjem jednostavnih ulaznih odnosno izlaznih sučelja (tipke, prekidači, LED
indikatori, digitalno-analogni pretvornik). Također, studente koji pokazuju posebno
zanimanje za digitalnu elektroniku želi se potaknuti na samostalno eksperimentiranje s
razvojnom pločicom i izvan okvira i dinamike predviđenih programom nastave,
odnosno prema vlastitim zamislima.
2 Tehničke smjernice
Na laboratorijske vježbe svaki student mora donijeti vlastiti primjerak razvojne
pločice i USB kabel za povezivanje s računalom, bez kojih neće moći odraditi
vježbu.
Vježbe su prilagođene za rad s pločicom FER-ULX2S, na kojoj je kao glavna
komponenta ugrađen FPGA sklop serije XP2 proizvođača Lattice Semiconductor.
Studenti mogu kupiti vlastiti primjerak pločice u Skriptarnici uz potpisanu izjavu
(obrazac Lab-A) o upisu kolegija Digitalna logika u tekućem semestru kako bi mogli
ostvariti posebni popust na maloprodajnu cijenu. Izjava koja se predaje prilikom
kupnje pločice ujedno služi i kao prijava za izvođenje sklopovskih laboratorijskih
vježbi.
Studenti koji u vlastitom aranžmanu svoj primjerak pločice FER-ULX2S nabave od
kolega iz prethodne generacije, ili umjesto pločice FER-ULX2S već imaju ili žele
nabaviti neku drugu FPGA razvojnu pločicu također mogu sudjelovati u vježbama
korištenjem sklopovskih pomagala. Alternativne razvojne pločice moraju udovoljavati
slijedećim minimalnim tehničkim zahtjevima:
•
ugrađen FPGA sklop novije generacije, podržan razvojnim alatima za koje je
dostupna besplatna licenca za korištenje, npr. Lattice XP2; Xilinx Spartan-3E,
Spartan-3A, Spartan-6, Artix-7 ili Zynq; Altera Cyclone III ili Cyclone IV;
•
mogućnost napajanja i programiranja pločice s računala putem USB sučelja;
•
najmanje 8 LED indikatora, 5 tipki i 4 mikroprekidača;
•
ugrađen generator takta (kvarcni oscilator);
Od velikog broja FPGA pločica koje udovoljavaju ovim zahtjevima izdvajamo samo
neke od najpopularnijih s nabavnim cijenama u rasponu od 50 do najviše 200 USD:
•
Lattice XP2 Brevia2 Development Kit
•
Altera DE0 Board
1
•
Digilent Basys i Nexys (sve verzije)
•
Xilinx Spartan-3E i Spartan-3A Starter Kit
•
Digilent ZyBo
Studenti koji nabavljaju razvojne pločice u vlastitom aranžmanu (dakle NE u
Skriptarnici) trebaju uredno popunjenu prijavu za izvođenje sklopovskih
laboratorijskih vježbi (obrazac Lab-B) dostaviti tajnici na ZEMRIS-u (zgrada D, 3.
kat).
Studenti koji će koristiti razvojne pločice na kojima je ugrađen FPGA proizvođača Xilinx
ili Altera moraju na laboratorijske vježbe donijeti vlastito prijenosno računalo s
instaliranim razvojnim alatima za svoju FPGA pločicu.
3 Obaveze studenata i ocjenjivanje
Kako se laboratorijske vježbe korištenjem sklopovskih pomagala u izvedbenom dijelu
razlikuju od vježbi putem sustava VHDLlab, studenti koji izvode vježbe korištenjem
sklopovskih pomagala nisu obvezni istovremeno izvoditi vježbe po programu za
izvođenje korištenjem sustava VHDLlab. Međutim, studentima preporučamo proučiti
i zadatke koji se izvode putem sustava VHDLlab kako bi upotpunili svoje znanje.
Pripreme, kao i najveći dio svake vježbe, studenti bi trebali izvesti sami, prije dolaska u
laboratorij. Tijekom vježbi na fakultetu studenti imaju priliku kroz konzultacije s
demonstratorima i asistentima razjasniti eventualne nejasnoće oko primjene teorijskog
znanja u izvedbi zadatka, te dobiti pomoć u praktičnom izvođenju onih koraka vježbe
koje nisu uspjeli svladati sami. Laboratorijske vježbe počinju 15 minuta nakon početka
punog sata objavljenog u satnici (akademska četvrt) i traju jedan sat i 45 minuta. Na
laboratorijske vježbe studenti su dužni doći s uredno i potpuno napisanim
pripremama (nacrtane sheme, odnosno ispunjene tablice predviđene uputama za
pojedinu vježbu), te vlastitim sklopovskim priborom (razvojna pločica i priključni
USB kabel).
Na šest ciklusa vježbi koje se izvode u laboratoriju može se ostvariti ukupno najviše 15
bodova. Prva vježba (uvod u rad s razvojnom pločicom) ocjenjuje se u rasponu od 0 do
1 boda, druga vježba u rasponu od 0 do 2 boda, dok se svaka od preostale 4 vježbe
ocjenjuje s 0 do 3 boda. Za prolaznu ocjenu student treba tijekom semestra prikupiti
najmanje 7.5 bodova i odraditi najmanje 5 ciklusa vježbi. Pod urednom odradom
podrazumijeva se da je student osobno pristupio vježbi u terminu u koji je raspoređen,
da je prije dolaska na vježbu riješio predviđene pripremne zadatke, te da je od
asistenta ocijenjen s više od 0 bodova. U dogovoru s asistentom može se naknadno
odraditi najviše jedna propuštena vježba, ukoliko je za izostanak postojao valjani
razlog, te ukoliko je svoj izostanak student najavio prije termina za izvođenje vježbe.
Ocjenjivanje vježbi provodi asistent kratkim usmenim ispitivanjem, a bodovanje se
okvirno temelji se na cjelovitosti pripreme (30%), uspješnosti izvođenja zadanog
eksperimenta (30%), te na razumijevanju rada izvedenog digitalnog sklopa (40%).
Najkasnije do završetka tjedna u kojem se izvodi pojedini ciklus vježbi (nedjelja, 23:59)
svaki student dužan je u sustav Ferko učitati (upload) sve datoteke (shematske
odnosno VHDL) kojima je opisao zadani sklop.
2
4 Izvođenje vježbi u laboratoriju
Zadaci i popratni materijali vezani uz laboratorijske vježbe biti će dostupni na
http://www.nxlab.fer.hr/dl/.
Na računala u laboratorijima FER-a u kojima će se izvoditi vježbe iz Digitalne logike bit
će instalirana razvojna okolina Lattice Diamond 3.2, te programski alat za
konfiguriranje FPGA sklopa putem USB sučelja. Za rad na laboratorijskim računalima
student treba znati svoje korisničko ime i zaporku koji su mu dodijeljeni prilikom upisa
na Fakultet. Za eventualne probleme s korisničkim računom studenti se trebaju obratiti
Centru za informacijsku potporu FER-a (CIP), u prizemlju zgrade "C".
Svim studentima bit će dozvoljeno pisanje po mrežnom disku "Z:" na kojem treba
stvoriti radni direktorij za vlastiti Lattice Diamond projekt i sve popratne datoteke.
Sadržaj mrežnog diska "Z:" vidljiv je studentu na svim laboratorijskim računalima.
Alternativno, studenti mogu na fizičkom disku "D:" stvoriti privremeni direktorij kojeg će
koristiti za rad s razvojnim alatom Lattice Diamond. Prije napuštanja laboratorija svaki
student treba izbrisati sve svoje datoteke i direktorije s diska "D:" te se odjaviti s
računala.
Za povezivanje razvojne pločice FER-ULX2S na USB port računala koristi se kabel s
micro-USB type-B utikačem (slika 1). Svaki student dužan je sa sobom donijeti i
vlastiti kabel bez kojeg neće moći programirati pločicu. Micro-USB type-B kabeli
isporučuju se kao dio standardne opreme većine novijih mobilnih telefona, a dostupni
su i u trgovinama potrošačkom elektronikom ili elektroničkim komponentama
(Chipoteka, Elmatis, Kronos elektronika, Skriptarnica, Links...)
Slika 1: MicroUSB Type-B utikač (desno)
3
Sveučilište u Zagrebu
Fakultet elektrotehnike i računarstva
Unska 3
Digitalna logika – obrazac Lab-A
IZJAVA – PRIJAVA ZA IZVOĐENJE
LABORATORIJSKIH VJEŽBI IZ DIGITALNE LOGIKE
(Ispunjavaju samo studenti koji kupuju pločicu FER-ULX2S u Skriptarnici!)
(molimo obrazac ispuniti čitko, velikim tiskanim slovima)
Ja, ___________________________________________, JMBAG _______________________,
ovim potvrđujem da sam u zimskom semestru ak. god. 2014./2015. upisao kolegij Digitalna logika
na FER-u, te se prijavljujem za izvođenje laboratorijskih vježbi korištenjem sklopovskog pomagala
– razvojne pločice FER-ULX2S.
Pločicu FER-ULX2S koristit ću prvenstveno za samostalno izvođenje laboratorijskih vježbi, a do
završetka tekućeg semestra pločicu neću ustupati na korištenje ili prodati drugim osobama.
Također potvrđujem da u ovoj akademskoj godini još nisam iskoristio svoje pravo na posebni
popust pri kupnji razvojne pločice FER-ULX2S.
U Zagrebu, ___ listopada 2014.
___________________________________
(potpis studenta)
(potpisani primjerak ostaje u Skriptarnici, a prihvatit će se samo prijave zaprimljene najkasnije do
13. 10. 2014. u 14:00)
4
Sveučilište u Zagrebu
Fakultet elektrotehnike i računarstva
Unska 3
Digitalna logika – obrazac Lab-B
PRIJAVA ZA IZVOĐENJE LABORATORIJSKIH
VJEŽBI IZ DIGITALNE LOGIKE
(Ispunjavaju samo studenti koji NE kupuju pločicu u Skriptarnici!)
(molimo obrazac ispuniti čitko, velikim tiskanim slovima)
Ja, ___________________________________________, JMBAG _______________________,
prijavljujem se za izvođenje laboratorijskih vježbi korištenjem sklopovskog pomagala.
Izjavljujem da sam već nabavio ili se obvezujem najkasnije do početka izvođenja laboratorijskih
vježbi nabaviti razvojnu pločicu temeljenu na FPGA sklopu:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
FER-ULX2S
Lattice Brevia 2
Altera DE0
Digilent Basys, model: ________
Digilent Nexys, model: ________
Digilent ZyBo
Xilinx Spartan 3E Starter Board
_______________________________________
(molimo zaokružite broj ispred Vašeg odabira i po potrebi upišite dodatne podatke)
U Zagrebu, ___ listopada 2014.
___________________________________
(potpis studenta)
(potpisani primjerak dostaviti tajnici na ZEMRISu najkasnije do 13. 10. 2014. u 14:00)
5

Download Report