Insegnamento SISTEMI ELETTRONICI EMBEDDED
| Nome del corso | Ingegneria elettronica per l'internet-of-things |
|---|---|
| Codice insegnamento | 70010809 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Pisana Placidi |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria elettronica |
| Settore | ING-INF/01 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Sistemi Embedded: aspetti generali. Architettura: elaborazione e comunicazione. Tecnologie e dispositivi per realizzare i circuiti di elaborazione. Temporizzazione e Sincronismo nei sistemi digitali. Progettazione e coprogettazione. Esercitazioni guidate di laboratorio su FPGA. |
| Testi di riferimento | TESTI DI RIFERIMENTO: - Brandolese, Fornaciari, "Sistemi Embedded", Prentice Hall, 2007. - J.Catsoulis, “Embedded Hardware”, O’Reilly. - J. Rabaey, A. Chandrakasan and B. Nikolic, "Digital Integrated Circuits: A Design Perspective", 2/e, Prentice Hall 2003. -Rabaey, Jan, “Low Power Design Essentials Low Power Design Essentials”, Springer. - Pong P. Chu, “FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx MicroBlaze MCS SoC, 2nd Edition”, Wiley, 2017. - Dispense a cura del docente disponibili su UNISTUDIUM - PIATTAFORMA DI ELEARNING DELL'UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA (https://www.unistudium.unipg.it/ ). |
| Obiettivi formativi | - Conoscenza di base di: problematiche connesse alla progettazione di sistemi elettronici embedded; tecniche dedicate alla riduzione del consumo di potenza; problemi legati alla temporizzazione e al sincronismo nei circuiti digitali; architettura di alcuni blocchi funzionali dei sistemi. - Abilità: nella scelta di tecnologie e blocchi funzionali di un sistema embedded; nell’utilizzo di alcuni strumenti software dedicati alla progettazione e verifica di circuiti/sistemi digitali su FPGA. - L'insegnamento, inoltre, contribuisce al conseguimento dei seguenti risultati di apprendimento: elaborare e/o applicare idee originali in contesti diversi; risolvere problemi in ambienti nuovi e/o interdisciplinari; motivare le scelte progettuali compiute evidenziando possibili criticità; integrare le conoscenze e gestire la complessità. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere i contenuti presentati e conseguire gli obiettivi di apprendimento è sufficiente possedere una conoscenza di base di Elettronica, algebra booleana, architetture dei calcolatori e sistemi operativi. Insegnamento suggerito “Reti logiche e microcontrollori con laboratorio”. Per frequentare il laboratorio bisogna aver concluso il corso sulla sicurezza nei luoghi di lavoro. |
| Metodi didattici | L’insegnamento è organizzato come segue: - lezioni frontali in aula; - lezioni frontali a carattere seminariale - esercitazioni guidate presso il Laboratorio Multidisciplinare sulla programmazione di un FPGA. Gli studenti seguiranno 10 esercitazioni di laboratorio. Strumenti di supporto alla didattica: lavagna e PC + proiettore, PC, schede di sviluppo per FPGA. |
| Altre informazioni | La frequenza delle lezioni è raccomandata. I Semestre (maggiori dettagli vengono riportati al link https://www.ing.unipg.it/didattica/studiare-nei-nostri-corsi/orario-lezioni) . |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La verifica dell’apprendimento prevede: i) una prova orale (0-16 punti; max 30 min) ii) la stesura e la discussione di una relazione di laboratorio / progetto su FPGA (0 - 15 punti, 9 è il punteggio minimo per superare la prova; durata della prova: 15 min). La prova orale prevede: i) domande teoriche relative agli argomenti presentati in aula volte ad accertare la conoscenza e comprensione da parte dello studente, nonché la capacità di esporne il contenuto; ii) domande più applicative, relative all’utilizzo delle conoscenze acquisite per la soluzione di casi pratici. La prova orale è finalizzata alla verifica della acquisizione da parte dello studente delle metodologie e degli strumenti per la progettazione di circuiti/sistemi e della capacità di giustificare scelte progettuali. La prova orale consentirà, inoltre, al docente di valutare la capacità di comunicazione e la proprietà di linguaggio e organizzazione autonoma dell’esposizione dell’allievo. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa. |
| Programma esteso | Introduzione (1.2 CFU) Presentazione dell’insegnamento: contenuti, obiettivi formativi, materiale didattico e modalità di verifica del profitto. Sistemi Embedded (SE): caratteristiche principali, mercato, evoluzione e ambiti applicativi. Metriche di progetto. Evoluzione dei sistemi (1CFU) System on Board (SoB), System on Chip (SoC) e System in Package (SiP). Sistemi digitali e sistemi misti (analogico-digitale): esempi di architettura e tecniche di implementazione. Package: materiali, livelli di interconnessioni, package tradizionali e nuovi tipi di package, considerazioni termiche, evoluzione. Circuiti dedicati alla generazione dei segnali di alimentazione e di riferimento nei SoB e nei chip. Consumo di potenza: tecniche di progettazione dedicate alla riduzione a livello di circuito e di sistema nei SoC. Architettura dei SE (2.5 CFU): SoB (componenti, supporto e approccio alla progettazione), SoC (approccio alla progettazione. Connessioni: parassiti, robustezza e prestazioni. Cenni sui modelli elettrici. Prospettive future: Network on Chip (NoC) e sistemi distribuiti (definizione). Piattaforme di prototipazione. Tecnologie e dispositivi dei circuiti di elaborazione: tecnologie hardware (ASIC e circuiti programmabili) e processori (cenni su General Purpose Processor (GPP), Application Specific Instruction set Processors (ASIP) e Single-Purpose Processors (SPP)). Temporizzazione e sincronismo (1.3 CFU): introduzione. Skew e jitter. Principio di funzionamento e architettura del DLL e del PLL. Flusso di progettazione (3 CFU) Concetto di co-progettazione, sviluppo dell'hardware e sviluppo del software. Verifica dei sistemi embedded. Progettazione assistita dal calcolatore: introduzione all'architettura e alla progettazione su FPGA con esercitazioni guidate di laboratorio. Introduzione al linguaggio VHDL. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile |