BET302: Digitale Systeme (mit Praktikum)

Lernpfad Embedded Systems

BET302: Digitale Systeme (mit Praktikum)

Kurzporträt BET302: Digitale Systeme (mit Praktikum)
Worum geht es? Dieses Modul führt in den Entwurf digitaler Hardware ein. Studierende lernen boolesche Logik, kombinatorische und sequentielle Schaltungen sowie das Denken auf Register-Transfer-Ebene kennen. Mit einer Hardware-Beschreibungssprache entwerfen, simulieren und testen Studierende digitale Systeme auf einer FPGA-Plattform.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden gebraucht, wenn digitale Hardwarebausteine robust entwickelt und in größere Systeme integriert werden sollen. Die Kompetenzen bilden eine Grundlage für FPGA-Entwicklung, hardwarenahe Signalverarbeitung und digitale Steuerlogik.
Wieso ist es interessant? Das Modul zeigt, dass digitale Technik nicht nur aus Software besteht, sondern auch aus gezielt entworfener Hardware. Wer verstehen möchte, wie schnelle und spezialisierte digitale Systeme entstehen, bekommt hier den Einstieg.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Benedikt Janßen

Lehrperson(en)
  • Prof. Dr. Benedikt Janßen
  • Prof. Dr. Edwin Naroska
Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Sommersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Digital Systems

Empfohlene Voraussetzungen
  • BB008: Informatik für Ingenieurwissenschaften: grundlegende Programmierkonzepte, Algorithmen und strukturierte Problemlösung.
  • BB005: Grundlagen der Elektrotechnik 1: elektrische Grundgrößen, Schaltungsgrundlagen und Bauelemente als Kontext digitaler Hardware.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können grundlegende digitale Systeme für eine klar spezifizierte Aufgabe mit Hilfe einer Hardware-Beschreibungssprache entwerfen, auf einem FPGA implementieren und systematisch verifizieren

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • aus einer gegebenen Aufgabenbeschreibung boolesche Ausdrücke, kombinatorische Logik und einfache sequentielle Strukturen ableiten,
  • ein digitales Hardware-Design strukturierter in einer Hardware-Beschreibungssprache implementieren,
  • Ihre Designs mit Testbenches per Simulation verifizieren und das zeitliche Verhalten analysieren,
  • typischen FPGA-Toolflows nutzen, um Ihre Designs für FPGAs zu implementieren,
  • implementierte Designs auf einer FPGA-Plattform zu testen und zu verbessern,
WOZU

um in industriellen FPGA-Entwicklungsprozessen robuste Grundbausteine digitaler Systeme eigenständig und strukturiert zu entwickeln und sie in größere digitale Systeme integrieren zu können.

Inhalte
  • Grundlagen digitaler Logik und Boolesche Algebra
  • Kombinatorische und sequentielle Standardbausteine
  • Register-Transfer-Level-Denken und Entwurfsmodelle
  • Einführung in eine Hardware-Beschreibungssprache und simulationsbasierte Verifikation
  • Einführung in den FPGA-Entwicklungsprozess
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

digitale Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • Digitaltechnik und digitale Systeme: Eine Einführung mit VHDL”; Jürgen Reichardt; 5., überarbeitete Auflage. - Berlin ; Boston: De Gruyter, 2021
  • Digitaltechnik: Grundlagen, VHDL, FPGAs, Mikrocontroller”; Winfried Gehrke, Marco Winzker; 8th ed. 2022. - Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, Imprint: Springer Vieweg, 2022