área científica
Informática / Arquitetura dos Sistemas Computacionais
escolaridade
ensino teórico-prático (TP) - 3 horas/semana
idioma(s) de lecionação
Português
objectivos
Os objectivos de SDR consistem em introduzir a tecnologia de desenvolvimento de sistemas digitais reprogramáveis com base em FPGA (Field Programmable Gate Arrays). Os objectivos principais são: considerar e discutir conceitos básicos de desenvolvimento de sistemas digitais reprogramáveis, tais como a tecnologia FPGA, desenvolvimento de circuitos digitais através de programação, hardware templates, etc.; analisar meios utilizados para desenvolver sistemas com base nesta tecnologia, tais como linguagens de descrição de hardware (VHDL), máquinas de estados finitos reprogramáveis, etc.; abordar e analisar em detalhe métodos e ferramentas que suportem esta tecnologia (Xilinx Integrated Software Environment – ISE); placas baseadas em FPGA; síntese de circuitos digitais; desenvolvimento de aplicações práticas em áreas de computação, electrónica, telecomunicações e em outras que estejam relacionadas com a especialização dos alunos.competências
Pré-requisitos: conhecimentos nas áreas de sistemas digitais, electrónica, arquitectura de computadores, dispositivos periféricos e programação. Após completar a disciplina, os alunos adquirem experiência profunda no projecto de sistemas electrónicos reconfiguráveis.
conteúdos
Importância de sistemas reconfiguráveis para engenharia electrónica. Computação reconfigurável. História e futuro de sistemas reconfiguráveis. Vantagens de sistemas reconfiguráveis. O fluxo de projecto. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Interfaces e sinais de entrada e saída. Configuração de FPGAs e interacção com FPGAs. Complex programmable logic devices (CPLD).
Prototipagem para aplicações práticas na área de electrónica e telecomunicações.
Métodos e ferramentas utilizados para desenvolvimento de sistemas digitais baseados em FPGA. Xilinx Integrated Software Environment (ISE). Placas para computadores de uso geral que permitem desenvolver circuitos digitais com base em FPGA.
Síntese e implementação de circuitos reconfiguráveis. Utilização de métodos seguintes: modularidade e hierarquia; desenvolvimento de circuitos com base em abordagem top-down, bottom-up, e numa mistura destas; etc.
Interacção de FPGAs com dispositivos periféricos (exemplos: LCDs – Liquid Cristal Displays, porta série, monitor VGA, teclado, etc.). Interacção de FPGAs com outros blocos electrónicos (microcontroladores, memórias, etc.).
Linguagem VHDL para descrição, modelação e síntese de hardware reconfigurável.
Modelação de sistemas digitais (funcional e temporal).
Utilização de hardware templates. IP cores.
Tecnologias de reconfiguração. Unidades de controlo reprogramáveis. Máquinas de estados finitos reprogramáveis. Máquinas de estados finitos hierárquicas reprogramáveis. Máquinas de estados finitos paralelas.
Aplicações práticas desenvolvidas utilizando métodos e ferramentas consideradas nesta disciplina.
Utilização de FPGAs em sistemas embutidos. Configuração e interacção wireless.
Co-simulação em hardware e software.
avaliação
Avaliação inclui um conjunto de testes sequenciais que permitem cobrir partes diferentes da disciplina. Há quatro componentes básicos de avaliação seguintes: três testes intermédios (mini exames) e avaliação do desempenho nas aulas.
requisitos
Pré-requisitos: conhecimentos nas áreas de sistemas digitais, electrónica, arquitectura de computadores, dispositivos periféricos e programação. Após completar a disciplina, os alunos adquirem experiência profunda no projecto de sistemas electrónicos reconfiguráveis.
metodologia
A disciplina assenta nos dois componentes principais: 1) aulas teórico-práticas e 2) avaliação. As aulas incluem a apresentação oral da matéria com uso intensivo de tutorials e materiais disponíveis na Internet, desenvolvimento de sistemas digitais reconfiguráveis de complexidade média por parte dos alunos e a implementação destes sistemas em FPGAs comerciais. A avaliação é composta por um conjunto de testes sequenciais que permitem cobrir partes diferentes da disciplina.