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Allgemeines

Ziele

Die Projektarbeit Mikroelektronik - Chipdesign stellt eine Möglichkeit dar, im Studium erworbene theoretische und praktische Kenntnisse in einem neuen, umfassenderen Kontext einzusetzen und zu erweitern. Anhand der praktischen Anwendung einer Wetterstation, die Temperatur, Druck und Zeit (DCF77) erfasst und sich mittels LCD und Tastatur steuern lässt, werden exemplarisch alle Schritte der Chipentwickung durchlaufen.

Die Stuktur des Projekts ist angelehnt an ein realistisches Entwicklungsszenario: Die Teilaufgaben werden zunächst in unabhängigen Gruppen bearbeitet. Die Ergebnisse und Erkenntnisse der einzelnen Gruppen werden in nachfolgenden Entwicklungsschritten unter einander ausgetauscht, um gemeinsam das Projektziel zu erreichen.

Projekt

Nach dem Projektstart im April wird mit der Implementierung einzelner Module begonnen. In dieser Entwicklungsphase wird es gesonderte Einführungen zu folgenden Themen geben: 

  •  VHDL-Design & Testbenches
  • Synthese
  • Back-End-Flow
  • Boarddesign
  • Logikanalyse

Das Projekt gliedert sich in folgende Phasen:

  • Implementierung

    • Logikdesign mittels Hardwarebeschreibungssprache VHDL

  • Back-End & Prototyping
    • Synthese
    • physikalisches Layout
    • Prototyping mittels FPGA-Entwicklungsplatine (Altera DE2 Development and Education Board)
    • Platinenentwurf & Integration
  • Logikanalyse

Etappenziel der ersten Phase sind in VHDL beschriebene Module zur Realisierung der Wetterstation.

Im nächsten Schritt erfolgt die Synthese mittels einer Bibliothek von Standardzellen für ASICs. Danach werden diese Standardzellen platziert und verbunden. Parallel wird eine Platine zur Integration von externen Sensoren, Display, Tastenfeld und dem zu entwerfenden Chip erstellt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, passende Firmware/Software für die Wetterstation zu entwickeln. Die in VHDL formulierte Funktionalität des Chips wird mit Hilfe des im FPGA-Labor verwendeten Altera DE2 Developmentboards in einem Emulationsschritt sichergestellt. 

Zum Abschluss wird die fertige Wetterstation an einem gemeinsamen Labortag mit Hilfe von modernen Logikanalysatoren überprüft.

 


Zum Einsatz kommende (Software-/Hardware-)Werkzeuge:

  • Altera® Quartus II®
  • Mentor Graphics® ModelSim®
  • Synopsys® Design Vision™
  • Cadence® SoC Encounter™
  • Cadsoft EAGLE
  • Logikanalysatoren