logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085996 - SISTEMI ELETTRONICI DIGITALI
Docente Geraci Angelo
Cfu 9.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (357) INGEGNERIA ELETTRONICA* AZZZZ085996 - SISTEMI ELETTRONICI DIGITALI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (419) INGEGNERIA ELETTRONICA* AZZZZ088803 - SISTEMI ELETTRONICI DIGITALI

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Il corso si prefigge di fornire i fondamenti delle metodologie di elaborazione dell'informazione mediante dispositivi elettronici digitali.  

 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni  

 

1. Elaborazione numerica dei segnali

Segnali e sistemi a tempo discreto: sequenze numeriche - Sistemi lineari invarianti alla traslazione; stabilità e causalità; equazioni lineari alle differenze a coefficienti costanti; rappresentazione nel dominio della frequenza di sistemi e segnali a tempo discreto; proprietà di simmetria della trasformata di Fourier.

Segnali e sistemi a tempo discreto: campionamento di segnali a tempo continuo - Effetto del campionamento e della quantizzazione di segnali analogici: teorema di Nyquist e rumore di quantizzazione; campionamento in banda base, sovracampionamento, intermediate frequency sampling (IFS); condizionamento e finestratura; interpolazione, decimazione, ricostruzione; conversione up e down; scelta del dispositivo convertitore analogico-digitale e digitale-analogico in rapporto alle prestazioni (frequenza di campionamento, numero di bit, latenza di conversione, consumo di potenza) e alla topologia circuitale (flash, SAR, delta/sigma, pipelined).

Trasformata Zeta. Trasformata di Fourier discreta (DFT). Trasformata fast Fourier (FFT). Trasformata di Fourier discreta inversa (IDFT). Calcolo della DFT: algoritmo di Goertzel e FFT; concetto di decomposizione di trasformazioni estese; impiego della DFT per l’elaborazione di segnali continui; algoritmo della trasformata Zeta chirp.

Convoluzione e correlazione a tempo discreto - Convoluzione lineare e circolare; correlazione periodica e densità spettrale; correlazione di sequenze di lunghezza infinita; legame tra convoluzione/correlazione e FFT.

Filtraggio numerico dei segnali - rappresentazione dei filtri numerici come reti mediante grafi di flusso di segnale e mediante matrici; le strutture di rete fondamentali per filtri IIR e FIR; effetti della quantizzazione dei parametri; proprietà dei filtri numerici IIR e FIR; confronto tra filtri numerici IIR e FIR. Effetti della lunghezza finita dei registri sull'elaborazione numerica dei segnali - Effetto della rappresentazione dei numeri sulla quantizzazione; Effetti della lunghezza finita dei registri nella realizzazione di filtri numerici IIR e FIR; effetti della lunghezza finita dei registri nel calcolo della DFT.

Stima dello spettro di potenza - Principi fondamentali di teoria della stima; stime di autocovarianza; stima dello spettro di potenza mediante periodogramma; stimatori di spettro; uso della FFT nella stima dello spettro.

 

2. Dispositivi elettronici FPGA

Perchè usare i dispositivi logici programmabili.

Cosa sono i dispositivi logici programmabili - Tassonomia; dispositivi PAL, PLA, GAL; dispositivi CPLD; dispositivi FPGA: descrizione strutturale top-down, blocchi logici configurabili (CLB), look-up table (LUT), risorse di routing, blocchi configurabili di I/O, risorse ancillari; CPLD vs. FPGA.

Come si programmano i dispositivi logici programmabili - Descrizione delle metodologie di design entry: schematici, macchine a stati, linguaggi strutturati (VHDL, Verilog); simulazione funzionale; processo di sintesi; simulazione e analisi di timing; fase di place and route; verifica post-layout.

Strumenti di CAD. Principi di progettazione mediante dispositivi logici programmabili - Dispositivi di elaborazione configurable computing: confronto tra dispositivi fixed computing e configurable computing, concetto di instruction binding time; architetture di elaborazione spatial computing: confronto tra architetture spatial computing e temporal computing, sistemi di elaborazione basati su dispositivi spatial computing, architetture spatial computing multiprocessore, sistemi ibridi basati su dispositivi spatial e temporal computing; cenni al design gerarchico.

 

3. Dispositivi elettronici DSP

Introduzione ai dispositivi microprocessori per l’elaborazione numerica dei segnali: microprocessori, microcontrollori, DSP, RISC - Applicazioni dei dispositivi DSP.

Architettura interna dei dispositivi DSP - Modello, caratteristiche e proprietà; criteri di scelta tra soluzioni ASIC e DSP; valutazione delle prestazioni; architetture di sistema basate su dispositivi DSP. Rappresentazione dei dati nei dispositivi DSP, comparazione funzionale virgola fissa/virgola mobile; ALU, DMA, bus interni, clock di sistema e unità PLL, power management, interfacciamento verso l’esterno.

Aritmetica nei dispositivi DSP. Principi e linee di progettazione di architetture di elaborazione in dispositivi DSP - Software di sviluppo; sviluppo e debugging di software real-time; piattaforme hardware di sviluppo; visualizzazione e sviluppo di algoritmi in dispositivi DSP.

Confronto e concetto di sinergia tra dispositivi DSP e FPGA.


Note Sulla Modalità di valutazione

I CFU corrispondenti al corso possono essere acquisiti solo mediante gli appelli d'esame previsti dal calendario accademico. Ciascun appello ha per oggetto l’intero programma dell’insegnamento e consiste in una prova scritta seguita da una discussione della medesima. Non saranno svolte prove in itinere.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaSanjit Mitra, Digital Signal Processing, Editore: Wiley
Risorsa bibliografica obbligatoriaAngelo Geraci, Principi di elettronica dei sistemi digitali, Editore: Mc Graw-Hill

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
54.0
esercitazione
36.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020