EEL7020 – Sistemas Digitais
Semestre 2011/1
Curso: Engenharia Eletrica
Turmas: 2202ABCDE, 2220ABC, 8213AC
Codigo da disciplina: EEL7020
Carga horaria: 60 horas-aula
Numero de creditos: 4
Nome do professor: Eduardo Augusto Bezerra
Horario das aulas:
- Seg 08:20-10:00 – Lab – Turmas 2220A e 2202E
- Ter 10:10-11:50 – Lab – Turmas 2202B e 8213A
- Ter 13:30-15:10 – Teoria – Turmas 2202ABCDE
- Qua 13:30-15:10 – Lab – Turmas 2202A e 2220C (Prof. Raimes Moraes)
- Sex 08:20-10:00 – Lab – Turmas 2220B e 2202C
- Sex 13:30-15:10 – Lab – Turmas 8213C e 2202D (Prof. Joni Fraga)
Ementa
Conceitos introdutorios; codigos e sistemas de numeros; portas logicas e algebra booleana;
circuitos logicos combinacionais; flip-flop e dispositivos relacionados; aritmetica digital:
operacıes e circuitos; contadores e registradores; familias logicas; circuitos logicos MSI;
memorias; dispositivos logicos programaveis.
Objetivo Geral
Introduzir conceitos fundamentais a compreensao dos circuitos e sistemas digitais.
Familiarizar o aluno com metodologias de analise e sintese de circuitos digitais.
Objetivos Especificos
- Apresentar fundamentacao teorica (sistemas numericos, algebra de chaves, etc.)
- Desenvolver a capacidade de analise de sistemas digitais de complexidade baixa ou media
- Apresentar metodologias de sintese de sistemas digitais de complexidade baixa ou media
- Familiarizar o aluno com a descricao de sistemas digitais de baixa complexidade em nivel de RTL
- Informar sobre metodologias de descricao de sistemas digitais usando linguagens de descricao de hardware
- Informar sobre ferramentas de auxilio ao projeto de sistemas digitais (simuladores, minimizadores, etc.)
- Informar sobre dispositivos logicos reconfiguraveis (FPGA, CPLD)
Metodologia
- O conteudo programatico sera desenvolvido por meio de aulas expositivas com auxilio de recursos multimidia.
- Aulas teoricas, expositivas, com slides preparados a partir dos livros texto da disciplina
- Exercicios teoricos a serem resolvidos em aula e extra-classe pelos alunos
- Aulas praticas, em laboratorio, onde os alunos seguirao tutoriais fornecidos pelo professor com
instrucıes para utilizacao de ferramentas e placas de desenvolvimento - Ao final de cada aula pratica os alunos deverao preparar um relatorio descrevendo as atividades realizadas
e os resultados observados/obtidos - O material a ser utilizado nas aulas praticas e slides das aulas teoricas podem ser encontrados na pagina
da disciplina - Os alunos serao informados sobre ferramentas de simulacao e sobre linguagem de descricao de hardware a
partir da plataforma Moodle e da pagina da disciplina, onde tambem serao eventualmente adicionados
exercicios extra-classe para complementar a formacao. - Ao longo do curso, far-se-a uso eventual de HDLs para descrever os circuitos e sistemas digitais apresentados.
- Atendimento aos alunos em horario extra-classe visando esclarecer duvidas pontuais e individuais
- Auxilio de monitor para esclarecer duvidas
Avaliacao
- Duas provas teoricas sobre o conteudo da disciplina. A media aritmetica destas notas e a media da teoria (MT).
- A media do laboratorio (ML) e a media aritmetica dos trabalhos praticos desenvolvidos durante o semestre.
- A media geral do semestre (MS) e a media geometrica: MS = sqrt(MT x ML) arredondada para o
meio ponto mais proximo (meio ponto superior, nos casos das fracıes ,25 e ,75). - Condicıes para a aprovacao:
- Sem avaliacao final: freq¸Íncia > 75% e MS >= 6,0
- Com avaliacao final: freq¸Íncia > 75%, 3,0 <= MS <= 5,5 e (MS + R) / 2 >= 6,0 onde R e a nota da avaliacao final
- Media final:
- sem avaliacao final: MS
- com avaliacao final: (MS + R) / 2
Bibliografia
- Livro texto:
- [Vah07] Frank Vahid, “Digital Design“, 1st ed., Wiley, 2007.
- [Vah08] Frank Vahid, “Sistemas Digitais: projeto, otimizacao e HDLs“, 1a ed.,
Porto Alegre: Bookman, 2008 ISBN 978-85-7780-190-9 (necessaria).
link para 2a edicao on-line
- Bibliografia complementar:
- [Kat05] Randy Katz, Gaetano Borrielo, “Contemporary Logic Design”î, 2nd ed., Prentice Hall, 2005.
- [Uye02] John P. Uyemura, “Sistemas digitais: Uma abordagem integrada”, Thomson, 2002.
- [Wak05] John F. Wakerly, “Digital design: Principles and practices”, Prentice Hall, 2005.
- [Vah07a] Frank Vahid, Roman Lysecky, “Verilog for Digital Design”, 1st ed., Wiley, 2007.
Monitoria
- Monitor: Henrique Salvaro – email: Henrique.Salvaro AT gmail.com
- Horario do monitor:
- Segunda 08:20-11:50
- Quinta 08:20-11:50 e 18:30-22:00
- Apoio nas duvidas sobre o trabalho final:
- Felipe Augusto da Silva – email: felipe.ec AT gmail com
- Frederico Ferlini
Horario de atendimento aos alunos- Horarios disponiveis:
Ferramentas e Materiais- Slides do livro texto (Frank Vahid): pagina do autor e
copia local - Exercicios do livro texto: exercicios para fixacao dos conteudos
- Apostila de sistemas digitais do Prof. G¸ntzel do INE/UFSC: http://www.inf.ufsc.br/~guntzel/isd/isd.html
- Slides da disciplina de tecnicas digitais do Prof. G¸ntzel do INE/UFSC: Pagina na UFPEL e versao local
- Software utilizado nas aulas praticas – “Quartus II Web Edition” da Altera. Para obter o software:
- Entrar no site da empresa Altera http://www.altera.com
- Entrar no “Download Center“, localizado no canto superior direito da pagina
- Na barra vertical do lado esquerdo, localizar o menu Archives e entrar no All Design Software
- Na tabela, coluna “Quartus II Web Edition”, selecionar “9.1 SP2“
- Realizar o download da Versao 9.1 SP2 para Windows ou Linux. Essa e a versao em utilizacao nas aulas de laboratorio. (link para copia local)
- Ferramenta para ensino de sistemas digitais da UFRGS:
- Material sobre VHDL:
Trabalho pratico- Especificacao do Trabalho Final: “Projeto e implementacao em VHDL/FPGA de um sistema de comunicacao de dados com deteccao e correcao de erros usando codigo de Hamming“
Organizacao das aulas de laboratorioAula Data – Hora Turma Conteudo Lab 1 28/03 – 08:2029/03 – 10:1030/03 – 13:30 01/04 – 08:20
01/04 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 1 – Fluxo Quartus II – EsquematicoIntroducao FPGAsIntroducao DE2 Lab 2 04/04 – 08:2005/04 – 10:1006/04 – 13:30 08/04 – 08:20
08/04 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 2 – Fluxo Quartus II – VHDLTutorial VHDL Quartus IILaboratorios da Altera Lab 3 11/04 – 08:2012/04 – 10:1013/04 – 13:30 15/04 – 08:20
15/04 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 3 – Chaves, LuzesTutorial VHDL Quartus IIPinos.csv Lab 4 25/04 – 08:2026/04 – 10:1027/04 – 13:30 29/04 – 08:20
29/04 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 4 – Multiplexadores Lab 5 02/05 – 08:2003/05 – 10:1004/05 – 13:30 06/05 – 08:20
06/05 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 5 – Decodificadores Lab 6 09/05 – 08:2010/05 – 10:1011/05 – 13:30 13/05 – 08:20
13/05 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 6 – Somadores Lab 7 16/05 – 08:2017/05 – 10:1018/05 – 13:30 20/05 – 08:20
20/05 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 7 – Circuitos Sequenciais – Parte I Lab 8 23/05 – 08:2024/05 – 10:1025/05 – 13:30 27/05 – 08:20
27/05 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 8 – Circuitos Sequenciais – Parte II Lab 9 30/05 – 08:2031/05 – 10:1001/06 – 13:30 03/06 – 08:20
03/06 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 9 – Sintese de maquinas de estado (FSM) Lab 10 06/06 – 08:2007/06 – 10:1008/06 – 13:30 10/06 – 08:20
10/06 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Lab 10 – Contadores e relogio Avaliacao final 27/06 – 08:2028/06 – 10:1029/06 – 13:30 01/07 – 08:20
01/07 – 13:30
2220A/2202E2202B/8213A2202A/2220C 2220B/2202C
8213C/2202D
Entrega/apresentacao do trabalho final
Organizacao das aulas teoricasAula Data Conteudo Recursos 1 15/03 Apresentacao da disciplina 2 22/03 Sistemas de numeracao posicionais Capitulo 1 [Vah08], exercicios 1.3 a 1.26
planilha excel e pagina web3 29/03 ¡lgebra de chaves Capitulo 2 [Vah08] slides 1 a 20exercicios 2.9 a 2.21Guntzel: TD_aula2.pdf e TD_aula3.pdf 4 05/04 ¡lgebra de chaves Capitulo 2 [Vah08] slides 20 a 32exercicios 2.22 a 2.52Guntzel: TD_aula3.pdf e TD_aula4.pdf 5 12/04 Circuitos combinacionais Capitulo 2 [Vah08] slides 32 a 48exercicios 2.53 a 2.81Guntzel: TD_aula10.pdf, TD_aula11.pdf, 6 19/04 Circuitos combinacionais:somadores (HA, FA, CRA) Capitulo 4 [Vah08] slides 23 a 36somadoresexercicios 4.7 a 4.15 Guntzel: TD_aula13.pdf
7 26/04 Prova P1 Distribuicao das notas 8 03/05 Circuitos sequenciais Capitulo 3 [Vah08] slides 1 a 22exercicios 3.1 a 3.22 9 10/05 Circuitos sequenciais Capitulo 3 [Vah08] slides 23 a 50exercicios 3.23 a 3.37 10 17/05 Circuitos sequenciais Capitulo 3 [Vah08] slides 23 a 50slides FSMs e estudo de casoexercicios 3.38 a 3.48 11 24/05 Projeto de blocos operacionais Capitulo 4 [Vah08] slides 1 a 22 e 37 a 40exercicios 4.1 a 4.6 (registradores)exercicios 4.16 a 4.23 (deslocadores) 12 31/05 Projeto de blocos operacionais Capitulo 4 [Vah08] slides 40 a 60exercicios 4.24 a 4.33 (comparadores)exercicios 4.34 a 4.41 (contadores) 13 07/06 Projeto de blocos operacionais Capitulo 4 [Vah08] slides 64 a 84exercicios 4.45 a 4.55 (subtratores)exercicios 4.56 a 4.58 (ULA) 14 14/06 Revisao para a P2 Fibonnaci em hardware 15 21/06 Prova P2 16 28/06 Tecnicas de otimizacao, duvidas trabalho e exercicios. 17 05/07 Revisao 18 12/07 Avaliacao final