Praktikum Entwurf digitaler Systeme (PES)/ Digital Hardware Design Laboratory (DHL)

Hinweise:

Die Anmeldung für das Praktikum erfolgt online über das ILIAS Portal des KIT, in dem entsprechenden ILIAS-Kursraum (siehe ilias.studium.kit.edu). Die Anmeldung wird am 6. April 2024 freigeschalten. 

Die Vorbesprechung findet am Dienstag, den 16. April 2024 um 14.00 Uhr im Poolraum 216 (Engesserstr. 5, Gebäude 30.10) des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) und online via MS Teams statt (Link in ILIAS Kurs). Das eigentliche Praktikum findet dienstags, jeweils von 14:00 bis 18:00 Uhr statt. Bei hoher Teilnehmerzahl wird ggf. ein zweiter Termin montags von 14:00 bis 18:00 Uhr angeboten. 

Die Zahl der Praktikumsplätze ist begrenzt. Die Online-Anmeldung garantiert noch keine Teilnahme am Praktikum. Die endgültige Entscheidung über die Teilnahme und die Terminzuteilung kann erst in der Vorbesprechung erfolgen. Studierende, für die das Praktikum Pflichtfach ist, haben dabei Vorrang. 

Empfehlungen

Kenntnisse im Entwurf und in der Entwurfsautomatisierung elektronischer Systeme (z.B. HSO, Nr. 2311619 oder HMS, Nr. 2311608).

Inhalt

Moderne Technologien wie künstliche Intelligenz oder Bildverarbeitung für autonomes Fahren, erfordern immer mehr Rechenleistung. Hier ist ein klarer Trend zu speziell dafür angepassten Computerchips und Architekturen zu beobachten. Aus diesem Grund ist die Fähigkeit solche zu entwerfen und zu designen heutzutage ein sehr wichtiges Werkzeug für Ingenieure. Im Praktikum Entwurf digitaler Systeme (PES) haben Sie die Möglichkeit diese Fähigkeiten zu erlernen und anzuwenden.

Es werden die aus den Vorlesungen bekannten Entwurfs- und Simulationsverfahren praktisch eingeübt. Zum Einsatz gelangen die in der Industrie weit verbreiteten kommerziellen Entwurfs- und Hardware-Synthesewerkzeuge der Firma Xilinx und das Simulationswerkzeug ModelSim von Mentor Graphics. Zum Test der erstellten Designs kommen industrielle Hardware-Plattformen zum Einsatz.

Zielplattform des Praktikums stellt das Digilent ZEDBOARD dar, welches mit einem Zynq System-on-Chip (SoC) FPGA ausgestattet ist, der sowohl über feld-programmierbare Logikteile als auch einen Dual-Core ARM Prozessor verfügt. 
Im ersten Teil (vier Nachmittage) des Praktikums werden grundlegende Kenntnisse zu den Synthese- und Simulationstools und der Hardware-Beschreibungssprache VHDL vermittelt. Dabei lernen Sie zunächst die Basiselemente eines FPGAs kennen und gewinnen einen Einblick in den Tool-Flow, um für FPGAs zu programmieren. Weiterhin werden Grundlagen zur Erstellung von Testbenches vermittelt. Am Ende der Grundlagenphase können Sie gängige Entwurfsmuster wie z.B. Finite State Machines (FSMs) implementieren, sowie komplexe Schaltungsteile wie Dividierer oder Schnittstellen.

Im Anschluss beginnt der Projektteil des Praktikums, in dem Sie selbständig einen Hardware-Beschleuniger entwickeln, mit dessen Hilfe das Zynq SoC System die Bildverarbeitung von bewegten Bildern durchführen kann. Dabei sollen aus den Rohdaten der Kamera markante Bereiche (Regions) extrahiert werden. Diese werden dann an den Prozessor gesendet, welcher daraufhin die erkannten Regions zu Visualisierungszwecken per HDMI-Schnittstelle an einen Monitor senden kann.