Dr. Baruch Zoltan Francisc
Profesor

Structura sistemelor de calcul

Proiecte (2017/2018)


Ghid pentru întocmirea raportului proiectului
Ghid-Proiect.pdf


Nr.

Tema

Descriere

1 Unitate de calcul în virgulă mobilă: adunarea și scăderea
  • Reprezentare conform standardului IEEE 754 (32 biți)
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Opțional: Utilizarea extensiei PmodKYBD pentru introducerea operanzilor
2 Unitate de calcul în virgulă mobilă: înmulțirea
  • Reprezentare conform standardului IEEE 754 (32 biți)
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Opțional: Utilizarea extensiei PmodKYBD pentru introducerea operanzilor
3 Unitate de calcul în virgulă mobilă: împărțirea
  • Reprezentare conform standardului IEEE 754 (32 biți)
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Opțional: Utilizarea extensiei PmodKYBD pentru introducerea operanzilor
4 Unitate de calcul în virgulă mobilă: extragerea rădăcinii pătrate
  • Reprezentare conform standardului IEEE 754 (32 biți)
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Opțional: Utilizarea extensiei PmodKYBD pentru introducerea operandului
5 Circuite de înmulțire pipeline pentru numere întregi
  • Diferite metode de înmulțire
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
6 Circuite de împărțire pentru numere întregi
  • Diferite metode de împărțire
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
7 Circuite de înmulțire zecimală
  • Numere de câte 4 cifre
  • Diferite metode de înmulțire
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
8 Circuite de împărțire zecimală
  • Numere de câte 4 cifre
  • Diferite metode de împărțire
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
9 Circuit de împărțire în baza 4 pentru numere întregi
  • Numere de 16 biți
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
10 Calculatorul DLX
  • Simularea modelului funcțional VHDL
  • Elaborarea și testarea modelului structural
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
11 Microcalculator simplu
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
12 Controler de memorie cache
  • Algoritmi de gestiune "write-through" și "write-back"
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
13 Implementarea prin hardware a unor algoritmi DSP utilizând aritmetica distribuită
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
14 Implementarea prin hardware a unor algoritmi de prelucrare a imaginilor utilizând matrici sistolice
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
15 Implementarea procesorului AM2901 de 4 biți
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
16 Controler pentru protocolul Modbus
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Aplicație pe calculator
17 Comunicația dintre calculator și o placă de dezvoltare FPGA prin portul serial
  • Controler proiectat utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Aplicație pe calculator
18 Microcontroler simplu
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Instrucțiuni generale
  • Instrucțiuni speciale pentru controlul resurselor plăcii
19 Extensia microcontrolerului PicoBlaze cu instrucțiuni speciale pentru prelucrarea imaginilor
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Instrucțiuni speciale implementate în module hardware separate conectate la microcontrolerul PicoBlaze
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
20 Extensia microcontrolerului PicoBlaze cu instrucțiuni speciale pentru placa Digilent Spartan-3E
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Instrucțiuni speciale implementate în module hardware separate conectate la microcontrolerul PicoBlaze
  • Implementare pe placa Digilent Spartan-3E
21 Unitate aritmetică și logică
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Operații aritmetice elementare implementate prin circuite secvențiale și combinaționale
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
22 Implementarea unui microcontroler 8051
  • Proiectare structurală în limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
23 Implementarea microarhitecturii Mic-2
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
24 Implementarea procesorului EMMA-2
  • Arhitectură microprogramată
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
25 Implementarea procesorului matriceal SIMD-2
  • Procesor matriceal bidimensional
  • Proiectare structurală utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
26 Generator de sunet
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Spartan-3E utilizând modulul SPKR1
27 Implementarea hardware a modulației lățimii impulsurilor
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
28 Osciloscop digital
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Afișarea semnalelor pe un monitor VGA
  • Implementare pe placa Digilent Spartan-3E
29 Interfață pentru un comutator rotativ
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Spartan-3E
30 Utilizarea modulului PmodOLED pentru afișarea unor imagini grafice
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Utilizarea afișajului monocrom PmodOLED (128 x 32 pixeli)
  • Utilizarea interfeței SPI pentru configurare și transmiterea de imagini modulului
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
31 Măsurarea și afișarea temperaturii cu senzorul de temperatură de pe placa Nexys 4 DDR
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Utilizarea senzorului de temperatură ADT7420
  • Utilizarea interfeței I2C pentru comunicația cu senzorul
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
32 Detecția obiectelor cu ajutorul modulului PmodLS1
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Utilizarea modulului PmodLS1 (conținând doi senzori IR de proximitate)
  • Rezultatele detecției trebuie să furnizeze informații despre lungimea și lățimea obiectelor
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
33 Măsurarea și afișarea accelerației pe trei direcții cu senzorul de pe placa Nexys 4 DDR
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Utilizarea interfeței SPI pentru configurarea accelerometrului ADXL363 și transmiterea datelor
  • Aplicație pe calculator pentru afișarea accelerațiilor
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
34 Redare audio utilizând ieșirea mono audio și microfonul plăcii Nexys 4 DDR
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Utilizarea modulațiilor PDM și PWM pentru semnale
  • Stocarea datelor audio pe placa Nexys 4 DDR pentru un interval de timp prestabilit
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
35 Comunicația dintre placa Nexys 4 DDR și o tastatură USB HID
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Afișarea tastelor apăsate pe afișajul cu 7 segmente al plăcii Nexys 4 DDR sau afișarea acestora printr-o aplicație pe calculator
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
36 Comunicația dintre placa Nexys 4 DDR și un mouse USB HID
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Aplicație pe calculator pentru afișarea cursorului și a stării butoanelor
37 Utilizarea portului VGA al plăcii Nexys 4 DDR pentru afișarea unor imagini
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Stocarea imaginilor pe placa Nexys 4 DDR
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
38 Utilizarea unei cartele microSD conectate la placa Nexys 4 DDR
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Citirea datelor de pe cartela microSD
  • Transmiterea datelor la un periferic sau la calculator prin interfața USB
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Aplicație pe calculator
39 Utilizarea modulului PmodJSTK
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Citirea poziției și a stării butonului prin interfața SPI
  • Aplicație pe calculator pentru afișarea poziției și a stării butonului
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
40 Utilizarea portului VGA al plăcii Nexys 4 DDR pentru afișarea unor imagini
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Stocarea imaginilor pe o cartelă microSD conectată la placa Nexys 4 DDR
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
41 Utilizarea unei cartele microSD conectate la placa Nexys 4 DDR pentru scrierea și citirea unor date audio
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Scrierea pe cartela microSD a datelor audio de la microfonul plăcii Nexys 4 DDR
  • Citirea datelor audio de pe cartela microSD și transmiterea lor la calculator
  • Aplicație pe calculator pentru redarea datelor audio
42 Măsurarea temperaturii cu senzorul de pe placa Nexys 4 DDR și transmiterea ei la un dispozitiv mobil
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Măsurarea temperaturii cu senzorul de temperatură ADT7420
  • Utilizarea modulului Bluetooth Pmod BT2 pentru transmiterea temperaturii la un dispozitiv mobil
  • Aplicație pe dispozitivul mobil pentru preluarea și afișarea temperaturii
43 Măsurarea accelerației cu senzorul de pe placa Nexys 4 DDR și transmiterea ei la un dispozitiv mobil
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Măsurarea accelerației cu accelerometrul ADXL363
  • Utilizarea modulului Bluetooth Pmod BT2 pentru transmiterea accelerației la un dispozitiv mobil
  • Aplicație pe dispozitivul mobil pentru preluarea și afișarea accelerației
44 Înregistrarea unor date audio de la microfonul plăcii Nexys 4 DDR și transmiterea lor la un dispozitiv mobil
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe placa Digilent Nexys 4 DDR
  • Stocarea datelor audio de la microfonul plăcii Nexys 4 DDR în memoria plăcii
  • Utilizarea modulului Bluetooth Pmod BT2 pentru transmiterea datelor audio la un dispozitiv mobil
  • Aplicație pe dispozitivul mobil pentru redarea datelor audio
45 Transmiterea unor comenzi de la un dispozitiv mobil la o placă de dezvoltare
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
  • Utilizarea modulului Bluetooth Pmod BT2 pentru transmiterea unor comenzi de la un dispozitiv mobil pentru activarea unor diode LED de pe placa de dezvoltare
  • Aplicație pe dispozitivul mobil pentru introducerea și transmiterea comenzilor
46 Asamblor pentru un procesor RISC
  • Aplicație Windows cu meniuri
  • Setul de instrucțiuni al procesorului este descris în lucrarea de laborator "Implementarea unui procesor RISC"
  • Aplicația generează un fișier VHDL pentru modulul memoriei de instrucțiuni conținând codul executabil al instrucțiunilor din fișierul sursă
47 Utilizarea modulului PmodCLP
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Afișarea unor mesaje utilizând interfața paralelă
  • Realizarea unor efecte vizuale
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
48 Implementarea prin hardware a unui algoritm de procesare a imaginilor
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Afișarea imaginilor utilizând portul VGA
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
49 Utilizarea modulului PmodWiFi pentru realizarea comunicației cu un dispozitiv 802.11
  • Integrarea modulului PmodWiFi într-un sistem conținând procesorul MicroBlaze
  • Realizarea conexiunii la rețea în funcție de SSID
  • Realizarea transmisiei/recepției pachetelor TCP/IP
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
50 Utilizarea modulului PmodWiFi pentru realizarea unei conexiuni la rețea în funcție de SSID
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA
51 Implementarea prin hardware a unei rețele neuronale
  • Proiectare utilizând limbajul VHDL
  • Implementare pe o placă de dezvoltare FPGA


Resurse

Calculatorul DLX

Prelucrarea digitală a semnalelor (DSP)

  • Xilinx, Inc.: Technical Backgrounder, Xtreme DSP Initiative
    dsp_grounder.pdf

  • Goslin, Gregory Ray: A Guide to Using Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)
    for Application-Specific Digital Signal Processing Performance, Xilinx, Inc., 1995
    dspguide.pdf

  • Chapman, Ken: Building High Performance FIR Filters Using KCM’s, 1996
    kcm_fir.pdf

  • Valls, Javier; Peiro, Marcos; Sansaloni, Trini; Boemo, Eduardo: A Study about FPGA-Based
    Digital Filters, în Proceedings of IEEE Workshop on VLSI Signal Processing: Design and
    Implementation
    , pp. 191-201, 1998
    sips98-fir.pdf

  • Lyons, Richard: Quadrature Signals: Complex, But Not Complicated, 2000
    QuadSignals.pdf

  • Texas Instruments, Inc.: TMS320C62x DSP Library Programmer’s Reference, 2002
    spru402a.pdf

  • Fourier Transform Tutorial for DSP
    FFT-Tutorial.zip

Prelucrarea imaginilor

Aritmetica distribuită pentru DSP și prelucrarea imaginilor

  • The Role of Distributed Arithmetic in FPGA-based Signal Processing
    theory1.pdf

  • Goslin, Gregory Ray: A Guide to Using Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)
    for Application-Specific Digital Signal Processing Performance, Xilinx, Inc., 1995
    dspguide.pdf

  • Andraka, Ray; Berkun, Andrew: FPGAs Make a Radar Signal Processor on a Chip a Reality,
    Proceedings of the Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, IEEE, 1999
    Radar-Signal-Processor.pdf

  • Andraka Consulting Group, Inc.: Distributed Arithmetic isn't magic. Let's demystify it, 2016
    http://www.andraka.com/distribu.php

Microcontrolerul PicoBlaze (© Xilinx, Inc., 2002-2005)

  • Fișiere pentru proiectul PicoBlaze, asamblor și manual UART
    xapp213.zip

  • Chapman, Ken: PicoBlaze 8-Bit Microcontroller for Virtex-E and Spartan-II/IIE Devices,
    Xilinx Application Note XAPP213, 2003
    xapp213.pdf

  • Xilinx, Inc.: PicoBlaze 8-Bit Embedded Microcontroller User Guide
    for Spartan-3, Virtex-II, and Virtex-II Pro FPGAs, 2005
    ug129.pdf



Actualizat la: 26 februarie 2018