A korszerű elektronikai berendezések felépítésében domináns módon jelentkezik az egyetlen áramkörben történő teljes rendszer megvalósítás igénye. Ez az SoC (System on a Chip) koncepció valódi VLSI technológia mellett lehetővé teszi az analóg komponensek integrálását is, de sok szempontból ígéretes a SoPC (System on a Programmable Chip), az FPGA-k használatán alapuló digitális mikrorendszer fejlesztési technológia is.

A tárgy célkitűzése, hogy gyakorlatorientáltan bemutassa az FPGA alapú, SoPC rendszer tervezésének egyes fázisait. 

Oktatási hét

Tematika

1.    hét

Dedikált és általános célú mikrorendszerek. Megvalósítási lehetőségek programozható áramkörökkel, az FPGA-k tulajdonságai. Komplex vezérlések realizálása. Magas szintű állapotgép, általános célú vezérlő.

2.    hét

Egy tipikus mikrovezérlő belső felépítésének elemzése. A konfigurálható mikroprocesszor struktúrák előnyei. Utasításkészlet, működési modell, adatstruktúra kialakítása.

3.    hét

FPGA alapú beágyazott mikrorendszerek tervezése mikrovezérlőkkel. Funkcionális modulok - IP (Intellectual Property) alkalmazása a tervezésben, az újrahasznosíthatóság előnyei. FPGA alapú 8- 16- és 32- bites mikrovezérlők (főként: Picoblaze, MiniRisc, Microblaze, Zynq).

4.    hét

A System-on-Chip rendszerek központi építőeleme: az áramkörön belüli kommunikációs hálózat. Egyszerű buszok, hierarchikus buszok. Fontosabb buszstruktúrák áttekintése. (főként: LMB, PLB, Amba, AXI,Whisbone)

5.    hét

Hardver-szoftver szétválasztás, realizációs opciók és költségeik. Alkalmazás specifikus funkcionális egységek adatfolyam tervezésének lépései. Hardveres gyorsító rendszerek beépítésének technológiája.

6.    hét

FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 1. A fontosabb FPGA gyártók által támogatott rendszermegoldások ismertetése. Xilinx EDK (Embedded Development Kit) megismerése.

7.    hét

FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 2. Gyári IP magok összeépítése. Saját periféria létrehozása. Nagyteljesítményű jelfeldolgozó magok illesztése. Magasszintű HW tervezés korszerű módszerei.

8.    hét

Fejlesztéstámogató eszközök az SoPC rendszerekhez a gyakorlatban. Szimulátorok, busz funkcionális modellek, teszt generátorok.

9.    hét

Beágyazott logikai analizátor. Szoftveres debugger használata. Hardver-szoftver együttes fejlesztés és debuggolás. Profiling, végrehajtási idő elemzés.

10. hét

Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 1. Hardver-szoftver együttes tervezés módszertana. Eszköz független GCC technológiai platform. Fordítók, linkerek, assemblerek és használatuk.

11. hét

Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 2. Az Eclipse GUI és szolgáltatásai egy tipikus projekt fejlesztés során. Bare-metal, mikrokernel és Linux operációs rendszerek kialakítása.

12. hét

Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 1. Operációs rendszer rétegei. BSP (Board Support Package) kialakítása, eszközfa (device-tree) használata.

13. hét

Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 2. Kernel fordítás saját hardver platformon. Kernel modul (driver) fejlesztése egyedi IP modulhoz.

14. hét

A mikrorendszerek fejlődésének áttekintése, várható trendek, irányzatok. Új típusú eszközök, processzorok, fejlesztési technológiák.