Note per gli studenti (C. Ciofi)

L’elaborato di corso consiste nella progettazione e nel test di una periferica per MicroBlaze che implementi le funzioni descritte in ciascuno dei temi di seguito riportati. Il test della periferica in C deve errere fatto predispondedo gli opportuni comandi nel software di comunicazione discusso a lezione in modo che sia possibile condurre test sulla periferica da terminale collegato mediante UART al sistema microblaze.

Il progetto finale, che deve essere consegnato almeno una settimana prima della data prevista per l’esame, deve essere accompagnato da una relazione che descriva le strategie adottate per arrivare alla definizione della entità che è alla base della periferica. Le scelte progettuali devono essere giustificate.

Nota bene: la relazione NON DEVE ESSERE una ripetizione di quanto scritto nel VHDL delle entità. Deve essere un documento che, mediante il riferimento alle porte di ingresso e di uscita delle entità sviluppate e ai segnali che svolgono un ruolo rilevante, guidi il lettore alla comprensione di quanto è stato fatto.

La sezione della relazione dedicata al test deve contenere i risultati delle simulazioni VHDL sulla entità alla base della periferica e devono mostrarne il comportamento in situazioni tipiche. Il progetto deve contenere tutti i file necessari alla riproduzione di dette simulazioni da parte del docente. Si ricorda che lo scopo della relazione è principalmente quello di spingere lo studente a utilizzare le conoscenze acquisite per affrontare il progetto e la realizzazione di un sistema digitale di modesta complessità. Nulla vieta di affrontare problemi anche più complessi, ma la scelta in questa direzione non comporta una valutazione maggiore per il solo fatto di avere aggiunto complessità.

Come da programma del corso, la valutazione del progetto svolto incide per il 40% sulla valutazione complessiva, con il 60% che è riservato alla valutazione della prova orale, con la verifica delle conoscenze sul programma del corso (VHDL, aritmetica, utilizzo dei tool GHDL/GTKWAVE, utilizzo dei tool VIVADO/VITIS, comprensione dettagliata di tutti i progetti utilizzati come esempio nel corso delle lezioni, capacità di produrre l’architettura di semplici blocchi funzionali digitali sulla base di specifiche fornite nel corso dell’esame, ecc).

Oltre ai temi elencati nell'elenco seguente, si può selezionare un tema fra quelli relativi agli anni accademici precedenti, con le opportune modifiche da concordare con il docente per tenere conto della diversa piattaforma di riferimento (Intel DE10-Lite fino all'AA.22/23, Xilinx Basys3 dall'AA.23/24).

In ogni caso la scelta del tema deve essere approvata dal docente. A questo fine lo stidente deve comunicare il tema scelto al docente e attendere una risposta affermativa prima di cominciare a lavorare al progetto.

La sintesi musicale di tipo FM, popolare all’inizio degli anni 80, si basa sulla modulazione in frequenza di un generatore sinusoidale di tono con un altro generatore sinusoidale di frequenza opportunamente correlata con quella del generatore di tono. Limitandosi al caso in cui la frequenza modulate sia un multiplo intero (max 8) con la frequenza del generatore di tono, progettare una periferica che implementi questo blocco funzionale. I parametri che devono poter essere impostati dall’utente sono: a) il rapporto fra la frequenza modulante e la frequenza del generatore di tono; b) l’indice di modulazione (che deve essere opportunamente definito come parte del progetto); c) la frequenza del generatore di tono; d) la condizione “suono on” e “suono off”. Le routine sul server seriale discusso a lezione, che deve essere utilizzato per la verifica del funzionamento della periferica, devono essere scritte in modo che, dopo la fase di configurazione, sia possibile generare un motivo musicale da parte di un ipotetico programma su PC che invia la nota da generare o un comando per interrompere il suono e generare quindi una pausa. (L’ipotetico programma può essere realizzato a discrezione dello studente: non è richiesto ai fini della valutazione del progetto. Per la generazione del suono si possono sfruttare i DA della VGA. A discrezione dello studente, si può integrare il sistema con un convertitore DA con maggiore risoluzione. L’introduzione del DA non è richiesto ai fini dell’esame e non fa parte degli elementi usati per la valutazione).

Si progetti una periferica che sia in grado di pilotare il tergicristallo di una autovettura secondo diverse modalità di funzionamento. Il movimento del tergicristallo è ottenuto mediante il ricorso a un servomotore in continua (sia il servomotore sia le specifiche per il pilotaggio saranno fornite dal docente). La periferica deve essere concepita in modo che sia possibile ricavare i comandi di operazione dai registri o direttamente dai tasti e dagli switch sulla scheda. In particolare la periferica deve prevedere la possibilità di impostare da software la modalità di ricezione delle informazioni di operazione. Questo può essere ottenuto mediante la scrittura di un opportuno bit in uno dei registri previsti per la periferica. Quando la periferica è impostata nella modalità in cui il funzionamento è controllato dagli switch e dai pulsanti della scheda, il funzionamento deve essere quello illustrato dalla specifiche seguenti, nell'ipotesi di patrtire da una condizione di reset in cui tutti gli switch sono in posizionie '0'.

1. quando viene premuto il pulsante 'btnD' il tergicristallo esegue una spazzolata singola a una velocità moderata (durata complessiva della spazzolata 2 secondi), analogamente a quanto succede in automobile spingendo la leva in basso per un breve tempo.
2. se viene messo a 1 lo switch di indice 15, il tergicristallo esegue spazzolate lente (2 secondi di durata complessiva avanti-indietro) intervallate da un tempo che è condificato dalla posizione dei degli switch 2,1,0; in particolare, l'intevallo fra una spazzolata e la successiva è data da (8-n) secondi, dove 'n' è il numero che risulta dall'interpretazione in binario della posizione degli switch da 2 a 0.
3. se viene messo a 1 lo switch di indice 14 (indipendente mente dalla posizione dello switch 15), si ottiene una spazzolata continua con la durata complessiva avanti-indietro di due secondi.
4. se viene messo a 1 lo swicth di indice 13 (indipendentemente dalla posizione degli altri switch), si ottiene una spazzolata continua con periodo pari alla metà di quanto avviene nel caso precedente.

Le stesse funzionalità devono essere ottenute mediante software scrivendo opportuni valori sui registri della periferica, una volta scelta la corrispondente modalità di funzionamento.

Si progetti una periferica che sia in grado di pilotare un motore passo passo secondo diverse modalità di funzionamento. Sia il servomotore sia il driver di potenza per il pilotaggio delle fase del motore saranno forniti dal docente. La periferica deve essere concepita in modo che sia possibile ricavare i comandi di operazione dai registri o direttamente dai tasti e dagli switch sulla scheda. In particolare la periferica deve prevedere la possibilità di impostare da software la modalità di ricezione delle informazioni di operazione. Questo può essere ottenuto mediante la scrittura di un opportuno bit in uno dei registri previsti per la periferica. Quando la periferica è impostata nella modalità in cui il funzionamento è controllato dagli switch e dai pulsanti della scheda, il funzionamento deve essere quello illustrato dalla specifiche seguenti, nell'ipotesi di partire da una condizione di reset in cui tutti gli switch sono in posizionie '0'.

1. la velocità di rotazione, in numero di passi al secondo, è codificata in complemento a 2 su 8 bit sfruttando gli switch “15 downto 8”;
2. quando viene tenuto premuto il pulsante 'btnD', il motore passo passo ruota alla velocità fissata ( in modulo e segno) dagli switch “15 downto 8”.
3. quando viene premuto il tasto 'btnU', anche per un brevissimo intervallo, il motore ruota con la valocità specificata come al punto precedente, compiendo il numero di passi codificato in binario naturale sugli switch “7 downto 0”.

Le stesse funzionalità devono essere ottenute mediante software scrivendo opportuni valori sui registri della periferica, una volta scelta la corrispondente modalità di funzionamento.