### Status fertig ### ### PO 2024 ### ### Studiengang und Semester 4E, 6EP, 4I, 6BaIP ### Modulbezeichnung Digitaltechnik ### Englische Modulbezeichnung Digital Systems ### Modulkuerzel DTFI ### ### Art BET: Pflichtmodul BETPV: Pflichtmodul BI: Wahlpflichtmodul Zertifikat Technische Informatik BIPV: Wahlpflichtmodul Zertifikat Technische Informatik ### ECTS-Punkte 5 ### Studentische Arbeitsbelastung 60, 90 ### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung) ### Empfohlene Voraussetzungen Grundlagen der Digitalisierung ### Pruefungsform und -dauer Klausur 1,5 h oder mündliche Prüfung ### Lehrmethoden und Lernmethoden Vorlesung, Praktikum ### Modulverantwortlicher D. Rabe ### Qualifikationsziele Die Studierenden erläutern die Problematiken, die bei der Wertdiskretisierung entstehen können und wie diese Probleme durch die Verwendung des Graycodes vermieden werden können. Sie sind in der Lage zu Dezimal-/Dualzahlen zugehörigen Graycodes und anders herum zu berechnen. Die Studierenden bestimmen die Booleschen Funktion zu CMOS-Transistorschaltungen und modellieren das Verhalten mit dem Switch-Level Modell, das zur Deutung von Verzögerungszeiten und der Verlustleistung in CMOS-Schaltungen verwendet werden kann. Die Studierenden analysieren serielle I2C- und V24-Übertragungsprotokolle und bestimmen die Signalverläufe zu übertragenen Daten/Adressen. Sie erklären die Konzepte zu Protokollerweiterungen des I2C-Protokolls (10-Bit-Adressierung), die Realierung als wired-and-Topologie sowie des Multi-Master-Betriebs. Im Bereich der der Schaltungssynthese sind die Studierenden in der Lage Boolesche Minimierungen mit Hilfe der Multi-Output-Minimierung (KV-Diagramm) und des Quine-McCluskey-Verfahrens zu berechnen (disjunktive und konjunktive Minimalformen). Die Studierenden entwickeln Hardware-Automaten (Moore-/Mealy) zu einer verbal formulierten Schaltungssteuerung durch Verwendung der Standard-Entwurfsschritte (Zustandsfolgediagramm, Zustandskodierung, Zustandsfolgetabelle, ggf. Zustandsminiierung, Minimierung der Zustandsfolge- und Ausgabefunktionen, Umsetzung der Hardware-Schaltung). Sie sind in der Lage, das zeitliche Verhalten der Automaten händisch zu simulieren und die unterschiedlichen Verhaltensmuster von Moore/Mealy-Automaten gegenüberzustellen. Die Anwendungen von Schieberegisterstrukturen können benannt werden. Die Studierenden identifizieren die unterschiedlichen rückgekoppelten Schieberegisterstrukturen (Moore/Mealy) anhand von Signalverläufen. Sie berechnen die Signalverläufe per Mod-2-Division und bestimmen Prüfmuster für Cyclic-Redundancy-Check-Module. Einfache digitale Schaltungen, die in VHDL beschrieben sind, können analysiert werden. Die Studierenden führend das Prinzip der Nebenläufigkeit als Unterschied zu Software-Programmiersprachen aus. Die Berechnung von Testmustern zum Produktionstest integrierter digitaler Schaltungen (D-Algorithmus, Scan-Ketten) beherrschen die Studierenden. Die Studierenden legen die Prinzipien unterschiedlicher Speicher mit Schwerpunkt auf Halbleiterspeichern dar. ### Lehrinhalte Stichworte zum Vorlesungsinhalt: 1. Digitale Signale: Wert-/Zeit-Diskretisierung, Graycode; 1. Integrierte Schaltungen (CMOS): Analyse von CMOS-Gattern (Transistorschaltung), Modellierung von CMOS-Schaltungen mit Switch-Level Modell; 1. Bussysteme: I2C und V24-Schnittstelle; 1. Schaltnetze (Minimierung: Multi-Output-Minimierung un Quine-McCluskey-Verfahren); Schaltwerke (Hardware-Automaten: Moore- und Mealy-Automaten); 1. Schieberegister: Anwendungen, rückgekoppelte Schieberegister (Fibonacci- und Galois), Cyclic Redundancy Check, mathematische Modellierung als Mod-2 Division; 1. Architekturen Arithmetischer Einheiten am Beispiel von Addierer-Architekturen; 1. Einführung VHDL (Prinzip der Nebenläufigkeit, Aufbau einer VHDL-Beschreibung (Entity, Architecture, strukturelle und Verhaltensbeschreibungen, nenbläufige Signalzuweisungen und Prozesse(sequentiell und kombinatorisch), CAD-Werkzeuge zur Schaltungssynthese, FPGA-Synthese); 1. Testen integrierter Schaltungen: D-Algorithmus; 1. Speicher (SRAM, DRAM, ROM, EEPROM, Flash); Im Praktikum werden die Lehrinhalte durch praktische Aufgaben zu Addiererarchitekturen, Automaten, VHDL, rückgekoppelten Schieberegistern und der Anlyse mittels Logic Analyzer vertieft. ### Literatur Woitowitz, R., Urbanski, K.: Digitaltechnik: Ein Lehr- und Übungsbuch, Springer-Verlag; D. Rabe: Digital- und Mikroprozessortechnik (Online-Modul für das entsprechende Online-Modul, das den Studierenden frei zur Verfügung gestellt wird); weitere Folien mit Begleitvideos ### Titel der Lehrveranstaltung Digitaltechnik ### Dozent D. Rabe ### SWS 3 ### Titel der Lehrveranstaltung Praktikum Digitaltechnik ### Dozent D. Rabe ### WiMi H. Buß ### SWS 1