EEL7020 – Sistemas Digitais

Semestre 2010/2

Curso: Engenharia Elétrica

Turmas: 2202ABCDE, 2220ABC, 8213AC

Código da disciplina: EEL7020

Carga horária: 60 horas-aula

Número de créditos: 4

Nome do professor: Eduardo Augusto Bezerra

Horário 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
  • Sex 08:20-10:00 – Lab – Turmas 2220B e 2202C
  • Sex 13:30-15:10 – Lab – Turmas 8213C e 2202D

 


Ementa

Conceitos introdutórios; códigos e sistemas de números; portas lógicas e álgebra booleana;
circuitos lógicos combinacionais; flip-flop e dispositivos relacionados; aritmética digital:
operações e circuitos; contadores e registradores; famílias lógicas; circuitos lógicos MSI;
memórias; dispositivos lógicos programáveis.


Objetivo Geral

Introduzir conceitos fundamentais à compreensão dos circuitos e sistemas digitais.
Familiarizar o aluno com metodologias de análise e síntese de circuitos digitais.


Objetivos Específicos

  • Apresentar fundamentação teórica (sistemas numéricos, álgebra de chaves, etc.)
  • Desenvolver a capacidade de análise de sistemas digitais de complexidade baixa ou média
  • Apresentar metodologias de síntese de sistemas digitais de complexidade baixa ou média
  • Familiarizar o aluno com a descrição de sistemas digitais de baixa complexidade em nível de RTL
  • Informar sobre metodologias de descrição de sistemas digitais usando linguagens de descrição de hardware
  • Informar sobre ferramentas de auxílio ao projeto de sistemas digitais (simuladores, minimizadores, etc.)
  • Informar sobre dispositivos lógicos reconfiguráveis (FPGA, CPLD)

 


Metodologia

  • O conteúdo programático será desenvolvido por meio de aulas expositivas com auxílio de recursos multimídia.
  • Aulas teóricas, expositivas, com slides preparados a partir dos livros texto da disciplina
  • Exercícios teóricos a serem resolvidos em aula e extra-classe pelos alunos
  • Aulas práticas, em laboratório, onde os alunos seguirão tutoriais fornecidos pelo professor com
    instruções para utilização de ferramentas e placas de desenvolvimento
  • Ao final de cada aula prática os alunos deverão preparar um relatório descrevendo as atividades realizadas
    e os resultados observados/obtidos
  • O material a ser utilizado nas aulas práticas e slides das aulas teóricas podem ser encontrados na página
    da disciplina
  • Os alunos serão informados sobre ferramentas de simulação e sobre linguagem de descrição de hardware a
    partir da plataforma Moodle e da página da disciplina, onde também serão eventualmente adicionados
    exercícios extra-classe para complementar a formação.
  • Ao longo do curso, far-se-á uso eventual de HDLs para descrever os circuitos e sistemas digitais apresentados.
  • Atendimento aos alunos em horário extra-classe visando esclarecer dúvidas pontuais e individuais
  • Auxílio de monitor para esclarecer dúvidas

 


Avaliação

  • Duas provas teóricas sobre o conteúdo da disciplina. A média aritmética destas notas é a média da teoria (MT).
  • A média do laboratório (ML) é a média aritmética dos trabalhos práticos desenvolvidos durante o semestre.
  • A média geral do semestre (MS) é a média geométrica: MS = sqrt(MT x ML) arredondada para o
    meio ponto mais próximo (meio ponto superior, nos casos das frações ,25 e ,75).
  • Condições para a aprovação:
    • Sem exame de recuperação: freqüência > 75% e MS >= 6,0
    • Com exame de recuperação: freqüência > 75%, 3,0 <= MS <= 5,5 e (MS + R) / 2 >= 6,0 onde R é a nota da prova de recuperação
  • Média final:
    • sem exame de recuperação: MS
    • com exame de recuperação: (MS + R) / 2

 


Bibliografia

  • Livro texto:
  • Bibliografia complementar:
    • [Kat05] Randy Katz, Gaetano Borrielo, “Contemporary Logic Design””, 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: Gabriel Landeira
  • Horário do monitor:
    • Segunda e Quarta 18:30-20:10 (sala dos monitores)
  • Terça 15:10-16:50 (lab. de sistemas digitais – sala de aula prática)
  • Quinta e Sexta 10:10-11:50 (lab. de sistemas digitais – sala de aula prática)

 


Horário de atendimento aos alunos

  • Horários disponíveis:
    • Segunda 10:00-13:00
    • Terça 08:00-10:00
    • Quinta 08:00-10:00
    • Verificar a agenda semanal para outros horários:

 


Ferramentas e Materiais

 


Trabalho prático


Organização das aulas de laboratório

 

Aula Data – Hora Turma Conteúdo
Lab 1
Lab 2		 20/09 – 08:2021/09 – 10:10

22/09 – 13:30

24/09 – 08:20

24/09 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 1 – Fluxo Quartus II (Schematic)Introdução FPGAs

Introdução DE2

Manual DE2

Tutorial (Labs 1 e 2)

Slides Prof. Raimes
Lab 2
Lab 3		 27/09 – 08:2028/09 – 10:10

29/09 – 13:30

01/10 – 08:20

01/10 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 2 – Fluxo Quartus II (VHDL)Lab 3 – Chaves, Luzes

Tutorial VHDL Quartus II

Laboratórios da Altera

Pinos.csv
Lab 4
Lab 5		 04/10 – 08:2005/10 – 10:10

06/10 – 13:30

08/10 – 08:20

08/10 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 4 – MultiplexadoresLab 5 – Decodificadores

Solução do Lab 4

Solução do Lab 5
Lab 6 18/10 – 08:2019/10 – 10:10

20/10 – 13:30

22/10 – 08:20

22/10 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 6 – SomadoresSolução do Lab 6 (falta 7-seg.)
Lab 7 25/10 – 08:2026/10 – 10:10

27/10 – 13:30

29/10 – 08:20

29/10 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 7 – Circuitos SequenciaisSolução do Lab 7 (by Hicaro Nascimento)
Lab 8 08/11 – 08:2009/11 – 10:10

10/11 – 13:30

12/11 – 08:20

12/11 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 8 – Calculadora de pilha
Lab 9 22/11 – 08:2023/11 – 10:10

24/11 – 13:30

26/11 – 08:20

26/11 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 9 – Implementação de FSM em VHDLLab 9 – Solução genérica (alterar a entity m_refri_abs com os sinais da placa DE2)
Lab 10 29/11 – 08:2030/11 – 10:10

01/12 – 13:30

03/12 – 08:20

03/12 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 Lab 10 – Implementação de contadores e relógio em VHDL
Avaliação final 06/12 – 08:2007/12 – 10:10

08/12 – 13:30

10/12 – 08:20

10/12 – 13:30

 2220A/2202E2202B/8213A

2202A/2220C

2220B/2202C

8213C/2202D

 “Projeto e implementação em VHDL/FPGA de uma calculadora de pilha RPN“

 


Organização das aulas teóricas

 

Aula Data Conteúdo Recursos
1 10/08/2010 Apresentação da disciplina
2 17/08/2010 Sistemas de numeração posicionais Capítulo 1 [Vah08], exercícios 1.3 a 1.26
planilha excel e página web
3 24/08/2010 Álgebra de chaves Capítulo 2 [Vah08] slides 1 a 20exercícios 2.9 a 2.21

Guntzel: TD_aula2.pdf e TD_aula3.pdf
4 31/08/2010 Álgebra de chaves Capítulo 2 [Vah08] slides 20 a 32exercícios 2.22 a 2.52

Guntzel: TD_aula3.pdf e TD_aula4.pdf
5 14/09/2010 Circuitos combinacionais Capítulo 2 [Vah08] slides 32 a 48exercícios 2.53 a 2.81

Guntzel: TD_aula10.pdf, TD_aula11.pdf,

TD_aula12.pdf
6 21/09/2010 Circuitos combinacionais:somadores (HA, FA, CRA) Capítulo 4 [Vah08] slides 23 a 36somadores

exercícios 4.7 a 4.15

Guntzel: TD_aula13.pdf
7 28/09/2010 Prova P1
8 05/10/2010 Circuitos combinacionais Correção e discussão da P1
9 19/10/2010 Circuitos sequenciais Capítulo 3 [Vah08] slides 1 a 22exercícios 3.1 a 3.22
10 26/10/2010 Circuitos sequenciais slides FSMs e estudo de casoexercícios 3.23 a 3.37
11 09/11/2010 Circuitos sequenciais Projeto com flip-flops T e flip-flops JKexercícios 3.47 a 3.48
12 16/11/2010 Projeto de blocos operacionais Capítulo 4 [Vah08] slides 1 a 22 e 37 a 60exercícios 4.1 a 4.6 (registradores)

exercícios 4.16 a 4.23 (deslocadores)

exercícios 4.24 a 4.33 (comparadores)

exercícios 4.34 a 4.41 (contadores)
13 23/11/2010 Projeto de blocos operacionais Capítulo 4 [Vah08] slides 64 a 84exercícios 4.45 a 4.55 (subtratores)

exercícios 4.56 a 4.58 (ULA)
14 30/11/2010 Técnicas de otimização e revisão para a P2
15 07/12/2010 Prova P2
16 14/12/2010 Prova de Recuperação