Lezioni, Elettronica Dei Sistemi Digitali

PROGRAMMA ESD (prof. Andrea Scorzoni)

• Introduzione ai sistemi elettronici digitali: principi di funzionamento e campi d'applicazione. Modelli per lo studio dei sistemi digitali: le reti logiche. Richiami su rappresentazione posizionale dei numeri (sistema numerico decimale e binario). Sistemi numerici ottale ed esadecimale. Conversione tra sistemi numerici.
• Operazioni aritmetiche. Codici binari e alfanumerici. Esercizi di verifica del profitto sui sistemi numerici.
• Postulati e teoremi dell'algebra di commutazione. Classificazione delle reti logiche. Insiemi funzionali completi ed i reti logiche elementari. Criteri di costo. Semplificazioni a due livelli con l'uso di mappe di Karnaugh, minimizzazione del costo tramite manipolazione algebrica di espressioni (circuiti multi-livello). OR esclusivo e parità. Metodologia classica di progetto di reti logiche combinatori. Progettazione gerarchica.
• Convertitori di codice. Decoder, encoder, multiplexer. Limiti della metodologia classica di progetto di reti combinatorie: metodologia di progetto con componenti standard MSI e LSI: sintesi con decoder e OR e tramite multiplexer. Funzioni Aritmetiche. Richiami su rappresentazioni in complemento a 1 e in complemento a 2. Sommatori e sottrattori binari. Overflow. Cenni su un linguaggio di descrizione hardware (VHDL). Esercizi di verifica del profitto su reti logiche combinatorie.
• Circuiti Sequenziali. Latch SR e D, flip-flop master-slave SR e JK, flip flop edge triggered D JK e T.
• Classificazione secondo Mealy e Moore. Cenni sulle reti sequenziali asincrone e problema delle delle alee statiche. Metodologia di progetto di reti sequenziali sincrone. Diagramma degli stati e tabella di flusso, codifica degli stati e tabella delle transizioni, mappa delle variabili di stato e di uscita, espressioni di stato futuro e uscita, schema logico. Reti sincrone con ingressi sincroni e asincroni. Moduli elementari di elaborazione sequenziale: registri e contatori. Esercizi di verifica del profitto sulle reti sequenziali sincrone.
• Unità didattica n.2: Elettronica digitale (26 ore)
• Circuiti per l'elaborazione di segnali digitali: principi operativi e cifre di merito. Caratterizzazione statica: livelli logici e livelli elettrici, margini di rumore, caratteristiche statiche di ingresso (e diodi di protezione) e di uscita. Caratterizzazione dinamica: ritardo di propagazione e tempo di transizione. Consumo di potenza statico e dinamico Prodotto ritardo-consumo. Il transistor MOS: richiami, principi di funzionamento in regime stazionario. Equazioni approssimate della corrente. Analisi delle principali non-idealità: modulazione della lunghezza di canale, effetto body. Comportamento in regime dinamico: capacità associate al transistor MOS. L'invertitore nMOS e CMOS. Logiche CMOS statiche, logiche a porte di trasmissione (pass-transistor, transmission gate). Famiglie logiche CMOS. Cenni sulle famiglie logiche bipolari, sugli stadi di ingresso e di uscita TTL e sul BiCMOS. Interfacciamento fra diverse famiglie. Esempi di memorie a semiconduttore volatili e non volatili: ROM, RAM, FLASH. Esempi di circuiti a logica programmabile: PAL, CPLD. Sintesi di circuiti combinatori tramite ROM, PAL.
• Unità didattica n.3: Introduzione all'uso del microcontrollore e alle interfacce seriali di comunicazione (15 ore).
• Protocolli seriali, interfacce RS232, RS485, I2C, cenni sulla SPI. Introduzione all'architettura e alle funzionalità di un microcontrollore dotato di core ARM7: I/O, interrupt, bus. Esercitazioni guidate di laboratorio basate sul linguaggio C. Verranno utilizzati software gratuiti e schede di sviluppo basate su ARM7.

PROGRAMMA ESD (prof. Andrea Scorzoni)

• Introduzione ai sistemi elettronici digitali: principi di funzionamento e campi di applicazione. Modelli per lo studio dei sistemi digitali: le reti logiche. Richiami su rappresentazione posizionale dei numeri (sistema numerico decimale e binario). Sistemi numerici ottale ed esadecimale. Conversione tra sistemi numerici.
• Operazioni aritmetiche. Codici binari e alfanumerici. Esercizi di verifica del profitto sui sistemi numerici.
• Postulati e teoremi dell'algebra di commutazione. Classificazione delle reti logiche. Insiemi funzionalmente completi di reti logiche elementari. Criteri di costo. Semplificazioni a due livelli con l'uso di mappe di Karnaugh, minimizzazione del costo tramite manipolazione algebrica di espressioni (circuiti multi-livello). OR esclusivo e parità. Metodologia classica di progetto di reti logiche combinatori. Progettazione gerarchica.
• Convertitori di codice. Decoder, encoder, multiplexer. Limiti della metodologia classica di progetto di reti combinatorie: metodologia di progetto con componenti standard MSI e LSI: sintesi con decoder e OR e tramite multiplexer. Funzioni Aritmetiche. Richiami su rappresentazioni in complemento a 1 e in complemento a 2. Sommatore e sottrattori binari. Overflow. Cenni su un linguaggio di descrizione ha