Guía docente de Sistemas Electrónicos Programables (20511D3)

Curso 2023/2024
Fecha de aprobación: 22/06/2023

Grado

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial

Rama

Ingeniería y Arquitectura

Módulo

Diseño Electrónico y Propotipado

Materia

Sistemas Electrónicos Programables

Curso

4

Semestre

1

Créditos

6

Tipo

Optativa

Profesorado

Teórico

Luis Parrilla Roure. Grupo: A

Práctico

  • María Encarnación Castillo Morales Grupo: 1
  • Luis Parrilla Roure Grupo: 1

Tutorías

Luis Parrilla Roure

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  • Martes de 11:30 a 13:30 (Dpto.Electrónica-Dcho.9)
  • Miércoles de 09:30 a 13:30 (Dpto.Electrónica-Dcho.9)

María Encarnación Castillo Morales

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  • Primer semestre
    • Martes de 10:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.6)
    • Jueves de 10:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.6)
  • Segundo semestre
    • Miércoles de 16:30 a 19:30 (Dpto.Electronica-Dcho.6)
    • Jueves de 10:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.6)

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

  • Tener cursadas las materias obligatorias
  • Tener conocimientos adecuados sobre:
    • Electrónica Digital
    • Electrónica Analógica

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)

  • 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

Competencias

General competences

  • CG00. Hablar bien en público 

Competencias Específicas

  • CE50. Conocimiento de las alternativas tecnológicas para la implementación de sistemas electrónicos programables 
  • CE51. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos basados en dispositivos programables digitales y analógicos 
  • CE85. Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. 
  • CE86. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. 
  • CE90. Capacidad para aplicar los principios y métodos de la calidad. 
  • CE92. Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar. 
  • CE96. Conocimiento de los fundamentos y aplicaciones de la electrónica digital y microprocesadores 
  • CE99. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos analógicos, digitales y de potencia 

Competencias Transversales

  • CT01. Capacidad para el uso y aplicación de las TIC en el ámbito académico y profesional 
  • CT02. Capacidad para innovar y generar nuevas ideas. Creatividad. 
  • CT03. Respeto a los derechos fundamentales y de igualdad entre hombres y mujeres 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

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.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

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

Práctico

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.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • 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.

Bibliografía complementaria

  • 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.

Enlaces recomendados

Metodología docente

  • 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. 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)

Evaluación Ordinaria

  • 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.

Evaluación Extraordinaria

  • 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.

Evaluación única final

  • 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.