Conceção de Sistemas Digitais
Código
10918
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Engenharia Electrotécnica
Créditos
6.0
Professor responsável
Luís Filipe Santos Gomes
Horas semanais
5
Total de horas
70
Língua de ensino
Português
Objectivos
A disciplina cobre a temática da concepção de sistemas digitais, pretendendo dar ênfase diferenciada em aspectos conceptuais, nomeadamente em formalismos de especificação de sistemas (máquinas de estado, estadogramas e redes de Petri), bem como em aspectos de implementação de sistemas digitais, nomeadamente as linguagens de descrição de hardware (VHDL), as plataformas utilizando dispositivos reconfiguráveis e o teste de sistemas digitais.
Conteúdo
(1ª parte - 1º teste)
Especificação de Sistemas Digitais: formalismos gráficos versus textuais. Diagramas de Estado: máquinas de Moore e Meally, especificações válidas, técnicas de codificação de estados, partição. Síntese de Sistemas Digitais: implementações síncronas e assíncronas, utilização de dispositivos de lógica programável (PALs, CPLDs, FPGAs).
Linguagens de descrição de hardware, VHDL.
(2ª parte - 2º teste)
Estadogramas (Statecharts): características, profundidade, ortogonalidade, comunicação, tradução em máquinas de estado; questões de implementação.
Redes de Petri: características, classes RdP de baixo-nível (ordinárias e generalizadas) e de alto-nível (coloridas), extensões não-autónomas (tempo, eventos e acções), questões de implementação; análise de RdPs, verificação de propriedades, construção do espaço de estados.
(3ª parte - 3º teste)
Modelação e Teste de Sistemas Digitais: modelos, simulação coerente, micro-passos. Teste de Sistemas Digitais: teste de lógica combinatória, observabilidade e controlabilidade, modelos de falhas, teste de circuitos sequenciais, técnicas de varrimento, conceito “projectar para testar”, teste funcional, geração de vectores de teste, técnicas de compressão de respostas, auto-teste embutido (BIST-“built-in self-test”).
Bibliografia
"Introduction to Programmable Logic"; Karen Parnell and Nick Mehta; Xilinx 2004
"Hardware-level Design Languages", Luis Gomes, Anikó Costa; "The Industrial Information Technology Handbook"; Richard Zurawski (Editor-in-Chief), section VI – Real time embedded systems; chapter 84; CRC; ISBN 0849319854; 2005; pp. 84-1, 84-18
"Checking experiments in sequential machines", pp. 147-150; Asok Bhattacharyya; John Wiley & Sons, 1989
"VHDL for Designers", Stefan Sjoholm, Lennart Lindh; Prentice Hall, 1997, ISBN 0-13-473414-9
"Statecharts: a visual formalism for complex systems", vol. 8, pp. 231-274; David Harel; Science of Computer Programming 1987
"Petri Nets and Industrial Applications: A Tutorial", Richard Zurawski and MengChu Zhou; IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.41, no. 6, December 1994, pp. 567-583
"Digital Logic Circuit Analysis and Design", sec. 2.7.4 & c. 12; Victor Nelson, H. Troy Nagle, Bill Carroll, J. David Irwin; Prentice Hall 1995; ISBN 0-13-463894-8
Método de ensino
Aulas de exposição com duas horas semanais permitindo dar ênfase diferenciada em aspectos conceptuais, nomeadamente em formalismos de especificação de sistemas (máquinas de estado, estadogramas e redes de Petri), bem como em aspectos de implementação e de tecnologia de sistemas digitais, nomeadamente as linguagens de descrição de hardware (VHDL) e as plataformas utilizando dispositivos reconfiguráveis tipo FPGAs.
Aulas práticas de laboratório com três horas semanais onde os alunos põem em prática os conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas e realizam um projecto de concepção de um sistema digital da especificação à implementação.
Método de avaliação
Componente teórica: peso de 60% na nota final
A componente teórica da disciplina pode ser realizada através de 3 testes (nota mínima em cada teste: 8 val.) ou exame;
Necessário ter média de testes ou nota de exame superior a 9,5 valores.
Componente prática: peso de 40% na nota final