### Status fertig ### ### PO 2024 ### ### Studiengang und Semester 4E, 6EP, 4I, 6BaIP ### Modulbezeichnung Digitaltechnik ### Englische Modulbezeichnung Digital Systems ### Modulkuerzel DMT ### ### 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 BET: Grundlagen der Digitalisierung BETPV: Grundlagen der Digitalisierung BI: Hardwaregrundlagen BIPV: Hardwaregrundlagen ### 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. - 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. - analysieren und synthetisieren 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. - sind in der Lage, im Bereich der Schaltungssynthese Boolesche Minimierungen mit Hilfe der Multi-Output-Minimierung (KV-Minimierung) und des Quine-McCluskey-Verfahrens zu berechnen (disjunktive und konjunktive Minimalformen). - 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) und sind in der Lage, das zeitliche Verhalten der Automaten händisch zu simulieren und die unterschiedlichen Verhaltensmuster von Moore/Mealy-Automaten gegenüberzustellen. - benennen die Anwendungen von Schieberegisterstrukturen und identifizieren die unterschiedlichen rückgekoppelten Schieberegisterstrukturen (Moore/Mealy) anhand von Signalverläufen; sie berechnen die Signalverläufe per Mod-2-Division und bestimmen/berechnen Prüfmuster für Cyclic-Redundancy-Check-Module. - analysieren einfache digitale Schaltungen, die in VHDL beschrieben sind und führen das Prinzip der Nebenläufigkeit als Unterschied zu Software-Programmiersprachen aus. - berechnen Testmustern zum Produktionstest integrierter digitaler Schaltungen (D-Algorithmus, Scan-Ketten). - 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 und 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