Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 74212006 - Diseño de sistemas digitales complejos

TITULACIÓN: Máster en Ingeniería de telecomunicación
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Diseño de sistemas digitales complejos
CÓDIGO: 74212006 CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 1 CUATRIMESTRE: PC
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_crs_529689.html
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: MUÑOZ DÍEZ, JOSÉ VICENTE
IMPARTE: Teoría [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U133 - ING. ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA
ÁREA: 785 - TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
N. DESPACHO: D - 115 E-MAIL: jmunoz@ujaen.es TLF: 953 648635
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/77714
URL WEB: jmunoz@ujaen.es
 
NOMBRE: NIETO NIETO, LUIS MIGUEL
IMPARTE: Prácticas
DEPARTAMENTO: U133 - ING. ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA
ÁREA: 785 - TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
N. DESPACHO: D - 116 E-MAIL: lmnieto2@ujaen.es TLF: 953648668
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/55181
URL WEB: http:\\www4.ujaen.es\~lmnieto2
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

La asignatura se imparte en el primer semestre del Máster en Ingeniería de Telecomunicación y se completa con la asignatura de Circuitos de Instrumentación Electrónica. Sus contenidos tratan en exclusividad el diseño de sistemas digitales complejos basados en dispositivos lógicos programables, de aplicación en sistema de tratamiento y transmisión de señales, procesamiento de la información, etc. Su objetivo es dotar al alumno de la capacidad para realizar la implementación física de procedimientos de procesamiento que se estudian en otras asignaturas del máster y del grado.

 

The course is taught in the first semester of the Master of Engineering in Telecommunications and is completed with the subject Circuit Electronic Instrumentation. Its contents covered in exclusive the design methods based on programmable logic devices, that can be applied in treatment systems and signaling, information processing, etc. The main objective is to provide students the ability to perform the physical implementation of processing procedures studied in other subjects of  the degree and master.

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:
-
El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CB10 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CB8 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de conocimientos y juicios
CB9 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CE11 Conocimiento de los lenguajes de descripción hardware para circuitos de alta complejidad.
CE12 Capacidad para utilizar dispositivos lógicos programables, así como para diseñar sistemas electrónicos avanzados, tanto analógicos como digitales. Capacidad para diseñar componentes de comunicaciones como por ejemplo encaminadores, conmutadores, concentradores, emisores y receptores en diferentes bandas.
CG10 Ser capaces de asumir la responsabilidad de su propio desarrollo profesional y de su especialización en uno o más campos de estudio
CG6 Saber evaluar y seleccionar la teoría científica adecuada y la metodología precisa de sus campos de estudio para formular juicios a partir de información incompleta o limitada incluyendo, cuando sea preciso y pertinente, una reflexión sobre la responsabilidad social o ética ligada a la solución que se proponga en cada caso.
CG7 Ser capaces de predecir y controlar la evolución de situaciones complejas mediante el desarrollo de nuevas e innovadoras metodologías de trabajo adaptadas al ámbito científico/investigador, tecnológico o profesional concreto, en general multidisciplinar, en el que se desarrolle su actividad
CG8 Saber transmitir de un modo claro y sin ambigüedades a un público especializado o no, resultados procedentes de la investigación científica y tecnológica o del ámbito de la innovación más avanzada, así como los fundamentos más relevantes sobre los que se sustentan.
CG9 Haber desarrollado la autonomía suficiente para participar en proyectos de investigación y colaboraciones científicas o tecnológicas dentro su ámbito temático, en contextos interdisciplinares y, en su caso, con una alta componente de transferencia del conocimiento.
CT3 Capacidad para las relaciones interpersonales y el trabajo en equipos de carácter interdisciplinar
CT4 Formación para llevar a cabo un aprendizaje autónomo, que se adapte a nuevas situaciones aplicando en la práctica los conocimientos teóricos.
CT5 Capacidad de buscar y encontrar información de distintas fuentes y para entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas
CT6 Ser capaz de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que,siendo limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
CT7 Sensibilidad hacia temas medioambientales y hacia la búsqueda de un modelo de desarrollo más sostenible.
Resultados de aprendizaje
Resultado Resul-21 Tener una panorámica general de los PLDs.
Resultado Resul-22 Saber utilizar las hojas de características de fabricantes de PLDs.
Resultado Resul-23 Conocer el proceso y herramientas de diseño con PLDs y FPGAs.
Resultado Resul-24 Modelar circuitos digitales con ABEL y VHDL.
Resultado Resul-25 Comprender las limitaciones de recursos de los PLDs y FPGAs y saber seleccionar un dispositivo.
Resultado Resul-26 Utilizar las herramientas CAD de los fabricantes para el diseño de circuitos y sistemas digitales complejos con PLDs y FPGs
5. CONTENIDOS

  • Historia de los Circuitos Digitales Configurables
  • Introducción al Diseño con FPGA
  • Teoría básica sobre FPGAs
  • Tecnologías de las FPGAs
  • Etapas de diseño con FPGAs
  • Arquitectura de las FPGAs de la familia Cyclone de Altera
  • Introducción al método de diseño de sistemas digitales con FPGAs
  • Acoplamiento entre FPGAs y otros componentes, circuitos y sistemas
  • Diseño síncrono con FPGAs
  • Aplicaciones de las FPGAs
  • Introducción al diseño de sistemas digitales complejos
  • Sincronización de las entradas
  • Análisis de retardos de sistemas digitales
  • Tutorial de diseño con FPGAs en la herramientas Quartus II de Altera
  • Técnicas avanzadas de diseño

 

  • History Configurable Digital Circuits
  • Introduction to FPGA Design
  • Basic theory on FPGAs
  • FPGA Technology
  • Stages of design with FPGAs
  • Architecture of FPGAs Altera Cyclone family
  • Introduction to the design method of digital systems with FPGAs
  • Coupling between FPGAs and other components, circuits and systems
  • Synchronous Design with FPGAs
  • Applications of FPGAs
  • Introduction to the design of complex digital systems
  • Sync entries
  • Analysis of delays of digital systems
  • Tutorial Design with FPGAs in Altera Quartus II tools
  • Advanced Design Techniques

 

  • Historia de los Circuitos Digitales Configurables
  • Introducción al Diseño con FPGA
    • Introducción
    • Antecedentes de los CDCs (PLDs)
    • Definición y clasificación de los Circuitos Digitales Configurables
    • Características generales
    • Fases del diseño con CDCs
    • Ventajas de los CDCs
    • Aplicaciones
  • Teoría básica sobre FPGAs
    • Introducción a las FPGAs
    • Arquitecturas de las FPGAs
    • Recursos lógicos
      • Bloques lógicos internos básicos
      • Bloques de entrada / salida
      • Circuitos dedicados
    • Recursos de interconexión
      • Líneas de interconexión
      • Conexiones configurables
    • Características de las FPGAs
  • Tecnologías de las FPGAs
    • Introducción
    • Memoria de configuración
    • Tecnología de configuración
      • Tecnología de memoria pasiva EEPROM
      • Tecnologías de memoria activa SRAM
      • Tecnologías de antifusible
    • Métodos de configuración
    • Comparativa
    • Comprobación de las FPGAs
  • Etapas de diseño con FPGAs
    • Introducción
    • Etapas de diseño y realización de un sistema digital mediante FPGAs
    • Descripción del diseño
    • Compilación y síntesis
    • Implementación
    • Programación del circuito
    • Verificación
    • Herramientas CAD
  • Arquitectura de las FPGAs de Ia familia Cyclone de Altera
    • Introducción
    • Subfamilias de la familia Cyclone
    • Arquitectura básica
    • Recursos lógicos internos
    • Circuitos de reloj
    • Recursos de entrada/salida (E/S)
    • Recursos de interconexión
    • Subfamilia Cyclone II
    • Otras características comunes
    • Características eléctricas y temporales
    • Normas de diseño
  • Introducción al método de diseño de sistemas digitales con FPGAs
    • Introducción
    • Diseño de sistemas digitales
  • Acoplamiento entre FPGAs y otros componentes. circuitos y sistemas
    • Introducción
    • Interruptores y pulsadores
    • LEDs
    • Visualizadores de 7 segmentos
    • Circuitos
      • Buses de 3 estados
      • Temporizadores
      • Convertidor D/A
      • Convertidor A/D
      • Memorias
      • Microprocesadores y microcontroladores
    • Interfaces de comunicaciones
  • Diseño síncrono con FPGAs
    • Introducción
    • Normas de diseño de S.S.S. con FPGAs
    • Transitorios de salidas
    • Herramientas de ayuda
  • Aplicaciones de las FPGAs
    • Ámbito de aplicación
    • Campos de aplicación
    • Tipos de circuitos implementados
    • Características de las FPGAs
    • Ejemplos de aplicación real
    • Análisis de aplicaciones
  • Introducción al diseño de sistemas digitales complejos
    • Introducción
    • Análisis previo
    • Aplicaciones de las FPGAs
    • Sistemas complejos
    • Método sistemático de diseño
    • Contrate del método sistemático de diseño
    • Elección del flanco activo de reloj
  • Sincronización de las entradas
    • Introducción
    • Sincronización de las variables de entrada
      • Variables asíncronas independientes
      • Detección de flancos
      • Variables asíncronas relacionadas
      • Variables con señal de reloj propia
      • Variables autosincronizadas
    • S.S.S. con diferentes relojes
    • Detección de pulsos cortos
  • Análisis de retardos de sistemas digitales
    • Introducción
    • Tipos de retardos
    • Informes de retardos
    • Análisis de retardos
      • Retardos de un S.S.S. de control
      • Ejemplos de cálculo de retardos de sistemas digitales
  • Tutorial de diseño con FPGAs en la herramientas Quartus II de Altera
    • Introducción
    • Creación de proyectos
    • Descripción mediante VHDL
    • Visor RTL
    • Biblioteca de Altera. Componentes parametrizables
    • Compilación. Síntesis. Visor de bajo nivel
    • Simulación funcional
    • Implementación
    • Simulación temporal
    • Prueba de la placa
    • Programación del circuito
  • Técnicas avanzadas de diseño
    • Introducción
    • Diseño de sistemas digitales:
      • Diseño jerárquico. Compilación incremental
      • Diseño trasladable a otras tecnologías

 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases expositivas en gran grupo: Clases magistrales
  • M2 - Clases expositivas en gran grupo: Exposición de teoría y ejemplos generales
  • M4 - Clases expositivas en gran grupo: Conferencias
29.1 43.65 72.75 2.91
  • CB10
  • CB8
  • CE11
  • CE12
  • CG6
  • CG8
  • CG9
  • CT3
  • CT5
  • CT6
A2 - Clases en grupos de prácticas
  • M11 - Clases en grupos de prácticas: Resolución de ejercicios
  • M12 - Clases en grupos de prácticas: Presentaciones/Exposiciones
  • M13 - Clases en grupos de prácticas: Otros
  • M6 - Clases en grupos de prácticas: Actividades prácticas
  • M7 - Clases en grupos de prácticas: Seminarios
29.1 43.65 72.75 2.91
  • CB9
  • CE11
  • CE12
  • CG10
  • CG7
  • CT4
  • CT5
  • CT6
  • CT7
A3 - Tutorias Colectivas
  • M14 - Tutorias Colectivas/Individuales: Supervisión de trabajos dirigidos
1.8 2.7 4.5 0.18
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

La metodología seguida en esta asignatura está basada en seis recursos  didácticos:

1) Lecciones y seminarios. Se trata de clases magistrales impartidas por el profesor de la asignatura donde se fomentará la participación activa de los alumnos.

2) Sesiones prácticas. Estas sesiones serán impartidas en el laboratorio en grupos de un máximo de 20 alumnos por grupo. Estas clases permitirán poner en práctica los conceptos vistos en las clases teóricas.

3) Correcta resolución de problemas propuestos en clase. Los problemas tratarán de profundizar en aspectos teóricos prácticos vistos en clase.

4) Tutorías individualizadas o en grupo con las que se pretende dar una respuesta más personalizada a las dudas que los alumnos tengan a lo largo del curso académico.

5) Realización de presentaciones orales en clase por partes de los alumnos. Los temas tratados en las mismas permitirán a los alumnos profundizar por cuenta propia en aquellos temas que la asignatura que les resulten más interesantes. 

6) Realización de exámenes con los que se evaluará el conocimiento adquirido por los alumnos durante el curso. 

 

 

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales -Active participation in lectures and tutorials. - Active participation in lab work. -Attendance to individual tutorial and activities. Observation and problems resolution 10.0%
Valoración de trabajo escrito Design and implementation of digital complex circuits -Documentation delivery. The revision for each document includes: -Structure - Quality - Novelty - Clarity of presentation 40.0%
Conceptos teóricos de la materia Practical and theoretical assimilation of subject concepts. Written exam 50.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

La evaluación de la asignatura se basa en la calificación obtenida en dos apartados:

 

1) La correcta resolución de problemas de tipo teórico prácticos que serán explicados en clases prácticas donde además, se puntuará la asistencia y la participación activa de los estudiantes. Los problemas teóricos prácticos serán corregidos en el laboratorio pudiendo solicitarse igualmente una memoria en caso de que el profesor así lo estime. Este apartado representará el 50% de la nota.

 

2) Evaluación de los conceptos teóricos de la asignatura por medio de exámenes escritos y presentaciones en clase. La calificación obtenida en este apartado representará el 50% de la nota final.

Mediante el primer punto arriba descrito se evaluará el progreso del estudiante en la competencias CB10, CB8, CB9, CE11, CE12, CG10, CG8, CG9, CT3, CT4, CT5, CT6, y CT7, así como en los siguientes resultados del aprendizaje: Resul-21, Resul-22, Resul-23, Resul-24, Resul-25 y Result-26.

Mediante el segundo punto arriba descrito se evaluará el progreso del estudiante en la competencias CE11, CE12 y CT4, así como en los siguientes resultados del aprendizaje: Resul-21, Resul-24 y Result-25.

 

Nota: No existe una nota mínima (para ninguno de los puntos arriba descritos) que el alumno tenga que superar para que le sea calculada la media de todas las partes (nota final).

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Introduction to digital systems [Recurso electrónico] : modeling, synthesis, and simulation using VH. Edición: -. Autor: Ferdjallah, Mohammed. Editorial: Hoboken, N.J. : Wiley, 2011  (C. Biblioteca)
  • VHDL : lenguaje para síntesis y modelado de circuitos . Edición: -. Autor: Pardo Carpio, Fernando. Editorial: Madrid : Ra-ma, 2011  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • VHDL [Recurso electrónico] : basics to programming. Edición: -. Autor: Kaur, Gaganpreet. Editorial: New Delhi, India : Dorlin Kindersley, 2011  (C. Biblioteca)
  • VHDL for logic synthesis [Recurso electrónico]. Edición: 3rd ed. Autor: Rushton, Andrew. Editorial: Chichester, West Sussex, U.K. : Wiley, 2011  (C. Biblioteca)
  • VHDL : el arte de programr sistemas digitales. Edición: 1ª ed., 7ª reimp.. Autor: Maxinez, David G. Editorial: México, D.F. : Compañía Editorial Continental, 2010  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA

A1- Clases expositivas de gran grupo: 2 horas/semana

A2 - Clases en grupos de prácticas: 2 horas/semana

A1 - Large group lectures: 2 hours / week

A2 - Practice labs: 2 hours / week