Digitalteknik

Mål

Kursens syfte är ge en teoretisk och praktisk grund för konstruktion och felsökning av digitala system. Efter genomgången kurs ska studenten kunna,

• omsätta en problemformulering till teoretisk modell för digitala kretsar
• tillämpa strukturerade metoder för analys och syntes av digitala kretsar
• omsätta en konstruktion till fungerande hårdvara
• verifiera hårdvaran mot den ursprungliga problembeskrivningen.

Bedömningskriterier

Lärandemålen specificeras enligt följande bedömningskriterier. Studenten ska kunna:

• Omsätta en problemformulering till teoretisk modell för digitala kretsar.Ställa upp en funktionstabell för en kombinationskrets med utgångspunkt från en problemformulering.Konstruera en tillståndsgraf för en synkron sekvenskrets med utgångspunkt från en problembeskrivning med hänsyn taget till ett tidsdiagram.Avgöra om en sekvenskrets ska realiseras enligt Mealy- eller Moore-modellen.Modellera mindre digitala kretsar i ett hårdvarubeskrivande språk.
• Tillämpa strukturerade metoder för analys och syntes av digitala kretsar.Designa kombinatoriska kretsar via minimala kombinatoriska uttryck anpassade till tillgängliga grindar ochmed programmerbara minnen. Designa synkrona sekvenskretsar enligt Mealy- och Moore-modellen.Designa synkrona digitala kretsar med vanliga digitaltekniska byggblock. Syntetisera en krets givet en modell i ett hårdvarubeskrivande språk.Beräkna funktionstabellen för en kombinatorisk krets. Beräkna tillståndsdiagrammet för en sekvenskrets och givet en insignalsekvens kunna bestämma utsignalsekvensen för systemet.
• Omsätta en konstruktion till fungerande hårdvara.Realisera kombinationskretsar och synkrona sekvenskretsar i hårdvara.
• Verifiera hårdvaran mot den ursprungliga problembeskrivningen.Verifiera lösningar mot formella beskrivningar som t ex funktionstabeller, tillståndsdiagram och tidsdiagram. Felsöka digitala kretsar.

Innehåll

Föreläsningar, lektioner och laborationer behandlar:

• Talrepresentationer, konverteringar och koder.
• Boolesk algebra och XOR.
• Digitaltekniska byggblock: grindar, inverterare, adderare, komparator, avkodare, demultiplexer, multiplexer, minnen, programmerbar logik, D-vippor, räknare, register och skiftregister.
• Tri-state.
• Syntes av kombinatoriska kretsar: minimering, Karnaughdiagram, ofullständigt specificerade kretsar, kretsar med multipla utgångar.
• Sekvenskretsar: synkronism-asynkronism, tillstånd, tillståndsmodellerna Mealy och Moore och tillståndsdiagram.
• Syntes av synkrona sekvenskretsar, hantering av asynkrona insignaler till synkrona system och initiering av tillstånd.
• Syntes med räknare, register och skiftregister.
• Modellering i hårdvarubeskrivande språk och syntetisering i programmerbara krets.