Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami i technikami projektowania systemów wbudowanych z wykorzystaniem układów System-on-Chip (SoC). Podczas wykładów zostaną przedstawione teoretyczne aspekty projektowania SoC, w tym języki opisu sprzętu (język Verilog lub VHDL), architektury SoC, bloki IP stosowane w układach SoC oraz architektura procesorów ARM. Zajęcia pracowni specjalistycznej posłużą do praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy w projektowaniu systemów cyfrowych na bazie SoC.

Odniesienia do standardu SFIA:
Hardware design HWDE - poziom 3
Real-time/embedded systems development RESD - poziom 3

Wykład:
1. Język opisu sprzętu Verilog lub VHDL: Pojęcia podstawowe. Reprezentacja liczb. Moduł i lista portów wejścia-wyjścia.
2. Typy danych. Parametry. Operatory.
3. Jednostka testowa. Instrukcje proceduralne.
4. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Projektowanie automatów skończonych.
5. Architektury procesorów SoC. Pakiety projektowania SoC.
6. Projektowanie komponentów SoC. Wykorzystanie pamięci wewnętrznej i zewnętrznej. Projektowanie układów peryferyjnych.
7. Integracja komponentów SoC. Programowanie komponentów SoC. Emulacja komponentów SoC. Kompleksowe debugowanie SoC. Programowanie procesorów.
8. Programowalne bloki IP. Bloki IP dla SoC. Wprowadzenie do bloków IP.
9. Programowe i sprzętowe bloki IP. Biblioteki bloków IP. Generatory bloków IP.
10. Projektowanie złożonych systemów z wykorzystaniem bloków IP.
11. Architektura ARM. Lista rozkazów. Programowanie w języku assembler. Programowanie w języku C/C++.
12. Linux dla systemów wbudowanych.
13. Zaliczenie wykładu.

Pracownia specjalistyczna:
1. Wprowadzenie do systemu Quartus Prime.
2. Realizacja prostych układów kombinacyjnych z wykorzystaniem wybranego języka opisu sprzętu. Kodery, dekodery, multipleksery, sumatory.
3. Projektowanie układów sekwencyjnych z wykorzystaniem wybranego języka opisu sprzętu. Rejestry i liczniki.
4. Projektowanie automatów skończonych z wykorzystaniem wybranego języka opisu sprzętu.
5. Tworzenie jednostek testujących z wykorzystaniem wybranego języka opisu sprzętu. Symulacja układów.
6. Konfiguracja procesora NIOS II w układzie FPGA.
7. Obsługa portów GPIO procesora NIOS II.
8. Obsługa przerwań procesora NIOS II.
9. Wykorzystanie timerów.
10. Bloki IP dla procesora NIOS II.
11 - 14. Realizacja złożonego projektu systemu: obsługa portów komunikacyjnych, urządzeń zewnętrznych, integracja komponentów systemu.
15. Zaliczenie pracowni - obrona projektów.

wykład problemowy,   programowanie z użyciem komputera,   wykład informacyjny,   ćwiczenia laboratoryjne,  

Wykład – zaliczenie w postaci sprawdzianu pisemnego; pracownia specjalistyczna – ocena sprawozdań ze zrealizowanych zadań.

1. Intel Corp., Intelectual Property & Reference Designs. https://www.intel.com/content/www/us/en/products/details/fpga/intellectual-property.html
2. Intel Corp., Quartus Prime Software User Guides. https://www.intel.com/content/www/us/en/support/programmable/support-resources/design-software/user-guides.html
3. M. Nowakowski, PicoBlaze. Mikroprocesor w FPGA. Wydawnictwo BTC, Legionowo 2009.
4. V. Salauyou, A. Klimowicz, Projektowanie systemów wbudowanych w układach FPGA, Oficyna Wydawnicza PB, 2022
5. P. C. Pong, Embedded SoPC Design with Nios II Processor and VHDL Examples. Hoboken: John Wiley a. Sons, 2011.
6. J. O. Hamblen, T.S. Hall, M.D. Furman. Rapid Prototyping of Digital Systems: SOPC Edition. 1st ed. New York, NY: Springer, 2007.
7. Laung-Terng Wang, Charles E. Stroud, Nur Touba (editors), System-on-chip test architectures : nanometer design for testability Amsterdam, Elsevier : Morgan Kaufmann Publ., 2008.

1. B. J. LaMeres, Introduction to Logic Circuits & Logic Design with VHDL, 2nd Edition, Elsevier, 2019
2. Taraate, Vaibbhav. Advanced HDL Synthesis and SOC Prototyping: RTL Design Using Verilog. 1st ed. 2019. Singapore: Springer, 2019