Artesis Plantijn Hogeschool Antwerpen
Wetenschap en Techniek
campus Spoor Noord Ellermanstraat
Ellermanstraat 33 - 2060 Antwerpen
wt@ap.be
FPGA programming34365/1916/2021/1/54
Studiegids

FPGA programming

34365/1916/2021/1/54
Academiejaar 2020-21
Komt voor in:
  • Bachelor in de elektronica-ICT, trajectschijf 1
In andere opleidingen:
  • Bachelor in de elektronica-ICT als FPGA programming
  • Bachelor in de toegepaste informatica als FPGA programming
Dit is een enkelvoudig opleidingsonderdeel.
Studieomvang: 3 studiepunten
Men kan dit opleidingsonderdeel niet volgen binnen een
  • creditcontract.
  • examencontract (met het oog op het behalen van een creditbewijs).
  • examencontract (met het oog op het behalen van een diploma).
Titularis: Van Merode Dirk
Onderwijstalen: Nederlands
Kalender: Semester 2
Dit opleidingsonderdeel wordt gequoteerd op 20 (tot op een geheel getal).
Mogelijke grensdata voor leerkrediet: 15.03.2021 (2de semester)
Tweede examenkans: wel mogelijk.
Tolereerbaarheid: Dit opleidingsonderdeel komt in aanmerking voor tolerantie onder de voorwaarden van de opleiding waarvoor je bent ingeschreven.
Totale studietijd: 78,00 uren

Volgtijdelijkheid

Op dit opleidingsonderdeel is er geen volgtijdelijkheid van toepassing.

Korte omschrijving

Theorie:

Deze cursus is een inleiding tot het gebruik van FPGA's (Field Programmable Gate Array), van digitale basiscircuits tot systemen op chip.

De cursus richt zich op zowel hardware als software van digitale schakelingen. In de hardware wordt dieper in te gegaan op hoe een FPGA werkt en waarom hij presteert zoals hij doet.

In het softwaregedeelte kijken we naar VHDL als een hardware description language (HDL) en welke effecten bepaalde coderingsbeslissingen zullen hebben op de geïmplementeerde hardware in de FPGA. Ten slotte zal worden gekeken naar timing-problemen, die erg belangrijk zijn in digitale hardware.

De theorie behandelt verder sequentiële systemen, flipflops, synchrone tellers, finite state machines en analoog-digitaal en digitaal-analoog conversie.

Labo:

In het lab krijgen studenten een grondig inzicht in de specifieke werking van de basis FPGA-hardware, om combinartorische en sequentële schakelingen te bouwen. Daarna gaan ze verder met het gebruik van de verschillende extra hardware-blokken in de FPGA en bouwen ze een systeem op chip in de FPGA..

OLR-Leerdoelen (lijst)

De PBA elektronica-ICT bepaalt in overleg met de opdrachtgever de vereisten van elektronische en/of ICT-systemen. Op basis daarvan verzamelt en interpreteert hij de noodzakelijke technische informatie.
Verklaart  de werking van digitale basispoorten op transistorniveau
Verklaart  de verschillende hardware-aspecten bij het ontwerpen van digitale systemen.
Verklaart timingaspecten bij het ontwerpen van digitale systemen.
De PBA elektronica-ICT bepaalt mogelijke oplossingen en maakt onderbouwde keuzes in componenten voor elektronische en/of ICT-systemen, zowel wat hard- als software betreft.
Verklaart algemene principes en verschillende hardware blokken binnen een FPGA.
Verklaart de verschillende onderdelen, gebruik en betekenis uit een datasheet van een moderne FPGA.
Verklaart gebruik, toepassingsgebied, specifieke taalaspecten, synthese, Finite State Machine-ontwikkeling, simulatie met VHDL.
De PBA elektronica-ICT ontwerpt en ontwikkelt elektronische en/of ICT-systemen.
Ontwikkelt een uitgewerkt digitaal systeem op een FPGA met behulp van een Hardware Description Language.
De PBA elektronica-ICT stelt bestaande elektronische en ICT-bouwstenen samen tot een werkend hardware- of softwaresysteem.
Ontwikkelt een hiërarchisch ontwerp met gebruik van componenten.
Bouwt een digitaal systeem op een FPGA met gebruik van de extra hardware die binnen de FPGA wordt geleverd, zoals Block RAM en timing-infrastructuur;
De PBA elektronica-ICT test elektronische en/of ICT-systemen, toetst ze aan de vooropgestelde vereisten en stuurt bij waar nodig.
Voert een analyse uit op de gesynthetiseerde hardware, met betrekking tot timing, efficiëntie en gebruik van resources.
Verbetert het systeem en wijst op de beperkingen om het systeem te evalueren.
Test het ontwikkelde systeem conform de vereisten en afgesproken standaarden
De PBA elektronica-ICT rapporteert correct en nauwkeurig over processen, systemen en producten, zowel schriftelijk als mondeling.
Documenteert het werk voor gemakkelijke adoptie in toekomstig gebruik en andere ontwikkelaars

Leerinhoud

Theorie:

FPGA architectuur
FPGA RTL & hardware analyse
VHDL
Simulatie van digitale systemen
Flipflops
Tellers
Finite State Machines
AD - DA conversie

Labo:
Basispoorten in VHDL
Combinatorische schakelingen in VHDL
Analytische tools
Simulatie in VHDL
Sequentiële schakelingen in VHDL
Signaalconditionering in VHDL
Gebruik van IP blokken en additionele FPGA hardware

Studiematerialen (tekst): Verplicht

ELEKTRONISCHE LEEROMGEVING: (vrij ter beschikking voor elke student)
In een cursus bij dit opleidingsonderdeel op de elektronische leeromgeving (Moodle) worden de slides bij theorie en praktijk aangeboden. Deze vormen de kern van de te kennen en te kunnen leerstof. Aanvullend studiemateriaal, audiovisuele kennisclips en studie-informatie wordt er ook aangeboden.

LAPTOP:
De student dient voor dit opleidingsonderdeel zijn/haar persoonlijke laptop te gebruiken. Er worden faciliteiten geboden voor de aanschaf/installatie van de noodzakelijke software.

Onderwijsorganisatie

Werkvormen
Hoor- en/of werkcolleges9,75 uren
Practicum en/of oefeningen26,00 uren
Werktijd buiten de contacturen42,25 uren

Toetsing (lijst)

Evaluatie(s) voor de eerste examenkans
MomentVorm%Opmerking
AcademiejaarKennistoets30,00open en gesloten vragen: momentopname op examen, digitaal
AcademiejaarVaardigheidstoets hands on50,00casus: momentopname op examen, digitaal
Ontwerpt een digitale schakeling op de FPGA
AcademiejaarVaardigheidstoets hands on permanent (Permanente evaluatie)20,00casus: momentopname na proces, digitaal
Tijdens het academiejaar is zijn er twee vaardigheidstoetsen om een digitale schakeling te ontwerpen op de FPGA die telkens voor 10% van het totaal meetellen.
Evaluatie(s) voor de tweede examenkans
MomentVorm%Opmerking
Tweede examenperiodeKennistoets30,00open en gesloten vragen: momentopname op examen, digitaal
Tweede examenperiodeVaardigheidstoets hands on70,00casus: momentopname op examen, digitaal
Ontwerpt een digitale schakeling op de FPGA

Toetsing (tekst)

Permanente evaluatie met verplichte aanwezigheid:.
Er wordt een 0 op het deelexamen (Vaardigheidstoets hands on permanent) gegeven indien de student 4 of meer keer ongewettigd of gewettigd afwezig is op semesterbasis.
De student kan 1 afwezigheid inhalen en dit enkel indien het organisatorisch mogelijk is. De student neemt het initiatief om binnen de 3 kalenderdagen na de gemiste sessie met de lector deze inhaalsessie in te plannen.