Цифровые устройства и микропроцессоры

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Каперко Алексей Федорович

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 38

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Цифровые устройства и микропроцессоры» ориентирована на изучение теоретических и практических основ функционирования цифровых устройств и микропроцессоров с целью создания принципиальных схем устройств связи и инфокоммуникационной техники. В качестве примеров цифровых устройств рассмотрены схемы прямого цифрового синтеза, квадратурные модуляторы и демодуляторы, цифровые фильтры. Представлена архитектурная организация и система команд микропроцессоров. Текущий контроль по данной дисциплине осуществляется на основе выполнения лабораторного практикума на стендах National Instruments.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Цифровые устройства и микропроцессоры» является овладение теоретическими и практическими знаниями по цифровым устройствам и микропроцессорам для систем связи и инфокоммуникационной техники, ориентированными на создание отечественных импортозамещающих электронных средств для обеспечения национальной безопасности страны.
В результате освоения дисциплины «Цифровые устройства и микропроцессоры » студент приобретает следующие компетенции: • способен работать с информацией: находить, оценивать и использовать информацию из различных источников, необходимую для решения научных и профессиональных задач (в том числе на основе системного подхода); • способен искать, отбирать и анализировать информацию для формирования исходных данных проектирования, для расчета схем, устройств и приборов и решения других конкретных проектных задач; • способен проводить необходимые расчеты и проектировать схемы, устройства и сети инфокоммуникаций, в том числе с использованием средств автоматизации проектирования; • владеть методами использования поисковых систем для поиска информации в сети Интернет.

Планируемые результаты обучения

Знать: основные принципы разработки цифровых устройств, роль и место таких устройств в системах связи и инфокоммуникационной технике.
Уметь: применять цифровые устройства для основных типовых технических средств инфокоммуникационной техники и для систем связи.
Владеть: методиками решения схемотехнических задач, связанных с выбором цифровых схем для инфокоммуникационных устройств, а также оценивать эффективность применения альтернативных элементов и устройств в конкретных ситуациях.
Знать: основные способы построения радиопередатчиков и радиоприемников в цифровом виде.
Уметь: формулировать назначение цифровой аппаратуры передачи и обработки сигналов, выявлять основные элементы структуры цифровых радиопередатчиков и радиоприемников.
Владеть: методиками увеличения частоты дискретизации (интерполяции) сигналов и уменьшения частоты дискретизации (децимации) сигналов.
Знать: основные принципы построения микропроцессоров и микроконтроллеров для инфокоммуникационной техники.
Уметь: применять микропроцессоры для основных типовых технических средств инфокоммуникационной техники и для систем связи.
Владеть: опытом правильного выбора микропроцессоров и микроконтроллеров на основе анализа их параметров и характеристик для применения в различных системах связи

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1. Цифровые электронные устройства.
Тема 1. Цифровое представление преобразуемой информации. Импульсный режим работы и цифровое представление преобразуемой информации. Анализ статических и динамических параметров в импульсных схемах. Помехоустойчивость в импульсных схемах. Тема 2. Логические цифровые устройства. Особенности построения логических устройств на биполярных и МДП-трнзисторах. Интегральные схемы на биполярных транзисторах. Интегральные схемы на приборах с зарядовой связью. Сравнительный анализ БиКМОП интегральных схем и традиционных логических устройств. Тема 3. Цифровые электронные устройства. Комбинационные цифровые устройства. Декодеры, шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов. Мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры. Последовательные цифровые устройства. Функциональные схемы, временные диаграммы работы. Триггеры, счетчики, регистры. Функциональные схемы, временные диаграммы работы, параметры и характеристики. Структура запоминающих устройств. Оперативные запоминающие устройства. Постоянные запоминающие устройства. Флэш-память. Тема 4. Программируемые логические интегральные схемы. Программируемые логические интегральные схемы комбинированной архитектуры.
Раздел 2. Примеры реализации радиопередатчиков и радиоприемников в цифровом виде.
Тема 1. Цифровые радиопередающие устройства. Микросхемы прямого цифрового синтеза. Квадратурные модуляторы. Интерполирующие цифровые фильтры. Тема 2. Цифровые радиоприемные устройства. Цифровые преобразователи частоты. Цифровые квадратурные демодуляторы. Децимирующие фильтры.
Раздел 3. Микропроцессоры.
Тема 1. Принципы работы микропроцессора. Классификация микропроцессоров. Арифметико-логическое устройство. Команда микропроцессора. Блок микропрограммного управления. Микропрограммирование. Тема 2. Принципы работы микропроцессорной системы. Подключение внешних устройств к микропроцессору. Системная шина. Принципы построения параллельных и последовательных портов, таймеров. Динамические оперативные запоминающие устройства.

Элементы контроля

активность на семинарах
Дистанционный формат со 2-го модуля.
выполнение лабораторной работы
защита лабораторной работы
Дистанционный формат со 2-го модуля.
экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi https://meet.miem.hse.ru/214 . К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение более одной минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.1 * активность на семинарах + 0.15 * выполнение лабораторной работы + 0.25 * защита лабораторной работы + 0.5 * экзамен

Программа дисциплины