Guía docente de Sistemas Electrónicos Programables (20511D3)

Recomendaciones:

• Tener cursadas las materias obligatorias
• Tener conocimientos adecuados sobre:
  • Electrónica Digital
  • Electrónica Analógica
• En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

• Conceptos básicos: metodologías de diseño e implementación, tecnologías disponibles.
• Sistemas programables digitales: FPGAs y CPLDs, clasificación, aplicaciones.
• Lenguajes de descripción de hardware: descripción, conceptos básicos, metodologías y flujos de diseño, VHDL.
• Sistemas programables analógicos: tecnologías disponibles, clasificación, aplicaciones
• Diseño de sistemas electrónicos basados en dispositivos programables: System-on-Chip, simulación e implementación

El estudiante sabrá/comprenderá

• Las distinta tecnologías disponibles para el diseño y la implementación de sistemas electrónicos utilizando dispositivos programables
• La clasificación y aplicaciones de los sistemas programables digitales: FPGAs y CPLDs
• Diseñar sistemas programables digitales utilizando lenguajes de descripción hardware (VHDL).
• Las tecnologías disponibles, clasificación y aplicaciones de los sistemas programables analógicos: FPAAs.
• Diseñar, simular e implementar sistemas electrónicos basados en dispositivos programables System-on-Chip.

Tema 1. Introducción. Conceptos básicos.

• Diseño con sistemas programables
• Sistemas programables digitales: FPGAs y CPLDs
• Sistemas programables analógicos: FPAAs

Tema 2. Sistemas programables digitales

• Introducción. Conceptos básicos
• Clasificación
• Estructura de FPGAs y CPLDs
• Diseño de sistemas electrónicos digitales utilizando FGPAs y CPLDs

Tema 3. Lenguajes de descripción hardware

• Introducción. Conceptos básicos
• VHDL y Verilog
• Metodologías de diseño. Flujos de diseño.
• Diseño de sistemas digitales utilizando VHDL.

Tema 4. Sistemas programables analógicos: FPAAs

• Introducción.
• Conceptos básicos. Aplicaciones.
• Estructura y clasificación.
• Diseño de sistemas programables analógicos

Tema 5. Sistemas SoC (System-on-Chip)

• Introducción. Conceptos básicos
• Estructura y clasificación
• Diseño de sistemas electrónicos utilizando SoCs

Prácticas de Laboratorio

• Práctica 1: Introducción a las herramientas de diseño para FPGAs
• Práctica 2: Introducción al manejo de placas de evaluación de FPGAs
• Práctica 3: Proyecto de diseño en VHDL en placa de evaluación.

• A. Lloris, A. Prieto, L. Parrilla. "Sistemas Digitales", McGraw-Hill, 2003
• Steve Kilts, “Advanced FPGA Design: Architecture, Implementation, and Optimization”. John Wiley and Sons, 2007.
• Maya B. Gokhale, Paul S. Graham, “Reconfigurable Computing: Accelerating Computation with Field-Programmable Gate Arrays”. Springer 2005.
• Pierzchala, E., Gulak, G., Chua, L., Rodríguez-Vázquez, A. (Eds.), “Field-Programmable Analog Arrays”. Springer, 1998.
• Alex Doboli,Edward H. Currie, “Introduction to Mixed-Signal, Embedded Design”. Springer 2011.

• Behrooz Parhami,. “Computer Arithmetic: Algorithms and Hardware Designs”. Oxford University Press, 2009.
• Jean-Pierre Deschamps, Gery J. A. Bioul, Gery, Gustavo D. Sutter: “Synthesis of Arithmetic Circuits: FPGA, ASIC and Embedded Systems”. March 2006. John Wiley & Sons.
• Uwe Meyer-Baese, “Digital Signal Processing with Field Programmable Gate Arrays (Signals and Communication Technology)” Third Edition, Springer 2007.
• A. Lloris, E. Castillo, L. Parrilla, A. García, M.J. Lloris, “Aithmetic and Algebraic Circuits”. Springer 2021.

• Intel FPGA
• Xilinx
• Anadigm
• Infineon

• MD01. EXPOSICIONES EN CLASE POR PARTE DEL PROFESOR. Podrán ser de tres tipos: 1) Lección magistral: Se presentarán en el aula los conceptos teóricos fundamentales y se desarrollarán los contenidos propuestos. Se procurará transmitir estos contenidos motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y tratando de formarle una mentalidad crítica 2) Clases de problemas: Resolución de problemas o supuestos prácticos por parte del profesor, con el fin de ilustrar la aplicación de los contenidos teóricos y describir la metodología de trabajo práctico de la materia. 3) Seminarios: Se ampliará y profundizará en algunos aspectos concretos relacionados con la materia. Se tratará de que sean participativos, motivando al alumno a la reflexión y al debate. 
• MD02. PRÁCTICAS REALIZADAS BAJO SUPERVISIÓN DEL PROFESOR. Pueden ser individuales o en grupo: 1) En aula/aula de ordenadores: supuestos susceptibles de ser resueltos de modo analítico o numérico. Se pretende que el alumno adquiera la destreza y competencias necesarias para la aplicación de conocimientos teóricos o normas técnicas relacionadas con la materia. 2) De laboratorio/laboratorio virtual: supuestos reales relacionados con la materia, principalmente en el laboratorio aunque, en algunos casos, se podrá utilizar software de simulación a modo de laboratorio virtual. El objetivo es desarrollar las habilidades instrumentales y las competencias de tipo práctico, enfrentándose ahora a la complejidad de los sistemas reales. 3) De campo: se podrán realizar visitas en grupo a empresas relacionadas, con el fin de desarrollar la capacidad de contextualizar los conocimientos adquiridos y su implantación en una factoría, teniendo en cuenta los valores e intereses de la actividad empresarial. 
• MD03. TRABAJOS REALIZADOS DE FORMA NO PRESENCIAL: Podrán ser realizados individualmente o en grupo. Los alumnos presentarán en público los resultados de algunos de estos trabajos, desarrollando las habilidades y destrezas propias de la materia, además de las competencias transversales relacionadas con la presentación pública de resultados y el debate posterior, así como la puesta en común de conclusiones en los trabajos no presenciales desarrollados en grupo. Las exposiciones podrán ser: 1) De problemas o casos prácticos resueltos en casa 2) De trabajos dirigidos 
• MD04. TUTORÍAS ACADÉMICAS: podrán ser personalizadas o en grupo. En ellas el profesor podrá supervisar el desarrollo del trabajo no presencial, y reorientar a los alumnos en aquellos aspectos en los que detecte la necesidad o conveniencia, aconsejar sobre bibliografía, y realizar un seguimiento más individualizado, en su caso, del trabajo personal del alumno. 
• MD05. EXÁMENES. Se incluye también esta actividad, que formará parte del procedimiento de evaluación, como parte de la metodología. 

• La evaluación de los alumnos se realizará preferentemente de forma continua a lo largo del curso, tal y como establece la “Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada”.
• La calificación final del alumno se obtendrá a partir de cuatro apartados:
  • Resolución de ejercicios, trabajos y evaluaciones en clase, así como la actitud general del alumno. Supone un 10% de la calificación total.
  • Preparación y exposición en público de un seminario en clase. Supone un 10% de la calificación total.
  • Realización de prácticas en el laboratorio. El régimen de asistencia a las sesiones prácticas, así como la realización de las mismas es obligatorio (debe asistirse al menos al 80% de las sesiones de prácticas). La evaluación se realizará a partir de la memoria de resultados, cuestiones planteadas por el profesor en el laboratorio y actitud del alumno. La parte práctica supone un 40% de la calificación total. Para aprobar la asignatura es necesario obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en esta parte.
  • Examen escrito: Supone un 40% de la calificación total. Para aprobar la asignatura es necesario obtener una calificación mínima de 4 sobre 10 en este examen.
• En caso de no superar el examen escrito o las prácticas, la calificación final será la de la parte no superada.

• En esta convocatoria se tendrán en cuenta los siguientes apartados para la calificación:
  • El 60% de la calificación final se basará en la valoración obtenida mediante la realización de un examen final en el que se evaluarán los conocimientos y competencias adquiridas, tanto de los contenidos teóricos como de las habilidades para la resolución de problemas. Este examen se realizará de forma escrita e individualizada. El examen tendrán que realizarlo todos los alumnos que concurran a esta convocatoria.
  • El 40% de la calificación final se basará en la evaluación de las prácticas mediante un examen, pudiendo incluir esta última parte la realización de una práctica en el laboratorio.
• Se exigirá una calificación de 5 sobre 10 en cada una de las partes por separado.
• No tendrán que realizar la parte práctica los alumnos que hayan asistido y superado las prácticas de laboratorio en evaluación continua.

• En el caso de que el estudiante pueda acogerse a la evaluación única final, la califiación se obtendrá según los siguientes apartados:
  • El 60% de la calificación final se basará en la valoración obtenida mediante la realización de un examen final en el que se evaluarán los conocimientos y competencias adquiridas, tanto de los contenidos teóricos como de las habilidades para la resolución de problemas. Este examen se realizará de forma escrita e individualizada y coincidirá con la convocatoria ordinaria de la asignatura.
  • El 40% de la calificación final se basará en la evaluación de las prácticas mediante un examen pudiendo incluir esta última parte la realización de una práctica en el laboratorio.
• Se exigirá una calificación de 5 sobre 10 en cada una de las partes por separado, que deberán ser realizadas por todos los alumnos que concurran a la convocatoria, sea ordinaria o extraordinaria.