ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI

Obiettivi formativi:

Questo insegnamento ha lo scopo di approfondire la conoscenza di architetture hardware dedicate ad applicazioni specifiche, con particolare enfasi su architetture riconfigurabili e piattaforme di prototipazione, e di affrontare il problema della comunicazione tra sistemi digitali dal punto di vista del canale fisico e dei circuiti elettronici di supporto.

Settore scientifico-disciplinare:

ING-INF/01.

Crediti:

6.

Modulo:

Unico.

Durata:

Semestrale (secondo periodo), 56 ore (40 di lezione frontale + 16 di esercitazione guidata).

Frequenza:

Non sono previsti obblighi di frequenza.

Docente:

Ing. Massimo Zandri.

Programma:

01. Introduzione:
      01.01 Ambiti di applicazione dei sistemi hardware dedicati.
      01.02 Flusso di progettazione di architetture hardware/software dedicate.
      01.03 Influenza dei costi sulla struttura delle architetture dedicate.
      01.04 Architetture riprogrammabili.

02. Strutture fondamentali per sistemi dedicati:
      02.01 Unità di elaborazione.
      02.02 Interfacce analogiche/digitali.
      02.03 Interfacce di comunicazione.
      02.04 Interfaccia utente.
      02.05 Condizionamento di segnali.

03. Tecnologie:
      03.01 Logiche standard: TTL, CMOS, ECL.
      03.02 Tecnologie a processore.
      03.03 IC-technology: full custom VLSI.
      03.04 IC-technology: ASIC.
      03.05 IC-technology: PLD.

04. Architetture riprogrammabili:
      04.01 Architetture a processore.
      04.02 Architetture a PLD.
      04.03 Architetture miste.

05. Ambienti di sviluppo per architetture riprogrammabili:
      05.01 Software di base per microcontrollori: linguaggio "C".
      05.02 Simulatori ed emulatori.
      05.03 Linguaggio di programmazione per PLD: Verilog.
      05.04 Sistemi di debugging on-board.

06. Piattaforme di prototipazione:
      06.01 Finalità dei sistemi prototipali.
      06.02 Strutture di test.
      06.03 Evaluation board.

07. Comunicazione fra sistemi digitali - canale fisico:
      07.01 Teoria della propagazione.
      07.02 Mezzi fisici di comunicazione.
      07.03 Adattamento di segnale.
      07.04 Tempi di propagazione.
      07.05 Rappresentazione spettrale di segnali elettrici.
      07.06 Teoria del campionamento.

08. Comunicazione fra sistemi digitali - circuiti elettronici:
      08.01 Parametri elettrici di caratterizzazione dei canali di comunicazione.
      08.02 Livelli logici di comunicazione: TTL, CMOS, ECL, LVDS.
      08.03 Sistemi di comunicazione elettrici seriali: RS232, RS485, USB, I2C.
      08.04 Sistemi di comunicazione elettrici paralleli: PCI, PCMCIA.
      08.05 Sistemi di comunicazione via etere: IRDA, Bluetooth.

09. Attività di laboratorio:
      09.01 Progettazione di un sistema analogico digitale a microcontrollore o a PLD.
      09.02 Sviluppo firmware per microcontrollori (linguaggio assembly e C).
      09.03 Sistemi di testing per schede dedicate (debugging on board, emulatori, JTAG).
      09.04 Caratterizzazione di sistemi dedicati analogico digitali (utilizzo di strumentazione: alimentatori, oscilloscopi, generatori di segnali, analizzatori di segnali digitali).
      09.05 Implementazione di protocolli di comunicazione per sistemi a microprocessori (RS232, Ethernet, comunicazione parallela).

Testi di riferimento:

  • Vahid, Givargis, "Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction", Wiley, 2002.
  • Thomas, Moorby, "The Verilog Hardware Description Language", Kluwer, 2002.
  • James, "A Student's Guide to Fourier Transforms: With Applications in Physics and Engineering", Cambridge University Press, 2003.
    		•

    Propedeuticità:

    Elettronica dei Sistemi Digitali, Progettazione Automatica dei Sistemi Elettronici.

    Modalità didattiche:

    Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

    Modalità di accertamento:

    Fino all'a.a. 2012/2013: Prova scritta, tesina individuale e prova orale.
    Dall'a.a. 2013/2014: Prova scritta e prova orale.

    Commissione d'esame:

    Fino all'a.a. 2012/2013: Ing. Massimo Zandri e Prof. Alberto Carini (supplente: Prof. Alessandro Bogliolo).
    Dall'a.a. 2013/2014: Prof. Alberto Carini e Dott. Emanuele Lattanzi (supplente: Prof. Alessandro Bogliolo).

    Note:

    Fino all'a.a. 2012/2013: La prova scritta viene valutata in trentesimi ed è ritenuta sufficiente se il relativo voto, che rimane valido per tutti gli appelli dell'a.a. in cui la prova viene sostenuta, è di almeno 8/30.
    La tesina, da svolgere individualmente su un tema concordato con il docente, deve essere consegnata entro il giorno dell'orale e il relativo esito rimane valido per tutti gli appelli dell'a.a. in cui la tesina viene consegnata.
    La prova orale può essere sostenuta solo previo superamento delle altre due prove e comprende una discussione della tesina. Se sufficiente, l'esito della prova orale, assieme a quello della tesina, comporta un aggiustamento per eccesso o per difetto di al più 10/30 del voto della prova scritta, determinando così il voto finale.
    Dall'a.a. 2013/2014: La prova scritta è ritenuta sufficiente se il relativo voto, che rimane valido per il solo appello in cui la prova viene sostenuta, è di almeno 18/30.
    La prova orale, che può essere sostenuta solo previo superamento della prova scritta, comporta un aggiustamento per eccesso o per difetto di al più 5/30 del voto della prova scritta, determinando così il voto finale.

    Ultima modifica: 15/12/2013 Approvato da: Presidente CCdL