Calendarização das aulas

Seminário de objectivos e metodologias. Apresentação do laboratório.

• 1ª Semana

Apresentação da cadeira. Sessão de apresentação dos trabalhos realizados em anos anteriores: discussão e motivação. Apresentação do laboratório. As regras de funcionamento e de conduta. Condições de segurança a observar. Formação de grupos de trabalho.

Introdução à DE2, ao Quartus II e ao Verilog

• 2ª Semana – Exercício 1

Objectivo: a) Escrever “Ola Mundo” no mostrador de 7 segmentos. b) Implementar um cronómetro de milésimas de segundo.
Identificação das ferramentas principais de PCLD: a placa DE2 e o ambiente de desenvolvimento Quartus II. Implementação de lógica booleana e sequencial.
No exercício a) recorre-se ao projecto DE2_top acessível a partir do Quartus II para comunicar com os mostradores de 7 segmentos. O código será alterado de acordo com o objectivo pedido. No exercício b) recorre-se uma vez mais ao projecto DE2_top para implementar sequencialmente: i) um contador a partir do sinal clk_50 e saída nos LEDs da DE2; ii) a indicação no mostrador de 7 segmentos do número na base decimal que corresponde à posição dos interruptores da DE2 na base binária; iii) um cronómetro com resolução de milésimas de segundo, com o sinal de START/STOP dado externamente (por um gerador de sinal) e o tempo decorrido indicado no mostrador de 7 segmentos.

• 3ª Semana – Exercício 2

Objectivo: Implementar um sistema de alarme.
Exploração do ambiente Quartus II. Analisador lógico interno. Implementação de máquinas de estado. Clocks. Modificação da frequência com PLL.
Implementar um sistema de alarme que deve dar sinal imediatamente se uma janela for aberta, e após 30 s se uma porta for aberta. O código para desarmar o alarme deve consistir em quatro dígitos decimais. O estado do alarme é indicado pelo estado dos LEDs.

• 4ª Semana – Exercício 3

Objectivo: Implementar uma mira técnica num monitor VGA
Memória. Interface com dispositivos analógicos. Áudio e Vídeo.
Gerar uma imagem de mira técnica (não gravada em memória) num monitor VGA. Verificar  a resolução de saída e taxa de refrescamento compatível com o monitor, construindo um sinal de clock VGA, alterando a frequência de um dos cristais da DE2 com um PLL. Construir os pulsos de sincronismo horizontal e vertical da VGA assim como o sinal de saída RGB.

• 5ª Semana – Recuperação

Esta semana permite optimizar o código dos exercícios 1 a 3, estruturando módulos. É possível também recuperar algum dos exercícios que tenha derrapado no período de execução.

DE2 – Jogo de Squash

• 6-9ª Semana – Trabalho 1

Objectivo: Implementar um jogo de squash, integrando parcialmente os módulos desenvolvidos nos exercícios anteriores da cadeira, de forma a controlar com um cursor externo à DE2 a raquete que permitirá jogar squash num monitor VGA.

Projecto Final de PCLD

• 9ª Semana – Projecto final I

Objectivo: Discussões e apresentações dos cadernos de encargos dos projectos finais.
Introdução aos trabalhos finais. Projecto livre que envolve tipicamente o projecto e construção de um sistema de aquisição e controlo de um detector, a automação de uma experiência ou o desenvolvimento de um pequeno equipamento com unidade de microcontrolo embebida.
Apresentação do projecto de caderno de encargos proposto por cada grupo para o terceiro trabalho.
Sessões de negociação dos cadernos de encargos tendo em conta a sua exequibilidade, assim como as condições de equidade entre grupos.

O caderno de encargos. Objectivo e conteúdo.

• Título do trabalho
• Resumo.
• Motivação.
• As especificações técnicas e requisitos mínimos.
• Condições de segurança e observações legais aplicáveis ao projecto
• Cronograma de desenvolvimento e implementação do projecto
• Orçamento previsto.

Apresentação de temas possíveis para os trabalhos. Por exemplo:

• Controlo remoto por SMS

Projecto e implementação de um sistema de controlo remoto (por short message service, SMS) para uma casa “inteligente”, através do protocolo GSM.  Neste trabalho será necessário implementar uma interface do modem GSM com a FPGA.

• Quadro branco táctil

Desenvolvimento de um dispositivo de aquisição em tempo real da escrita em quadro branco de uso comum. Reconhecimento da posição da caneta por triangulação com recurso a ultra sons. Funcionamento alternativo como touch screen actuando sobre uma apresentação projectada a partir de computador em quadro branco.

• Macroscópio de força superficial

Construção de um digitalizador 3D por captura de posição através de toque de ponta de prova na superfície do objecto. Reconstrução em computador da topografia medida.

• Engenho de furar de precisão.

Construção de um engenho com microcontrolador dedicado para furar placas de circuito impresso com movimentos automáticos em XYZ. Construção do mapa de furações e alinhamento a partir da leitura do layout da placa.

• Sistema de controlo de acessos.

Desenvolvimento de um sistema de controlo de acessos através da leitura de cartão de banda magnética ou impressão digital. Capacidade de hierarquização de níveis de segurança. Possibilidade de controlo simultâneo de acessos a diferentes divisões utilizando um único sistema central. Geração de alarmes.

• 10ª-15ª Semana – Projecto Final II

Acompanhamento do desenvolvimento do projecto. Sessões de ponto de situação da evolução dos trabalhos. Discussão crítica das soluções implementadas. Análise do sucessivo cumprimento dos requisitos mínimos do projecto.

Os alunos têm autonomia para propor a realização de um trabalho. É sempre necessário assegurar que o nível de complexidade descrito pelos requisitos mínimos garante condições de equidade entre todos os grupos.