Modul: Technische Informatik

Nummer:149302
Kürzel:TechInf
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Oehm

Ziele

Ziel der Lehrveranstaltung 'Digitaltechnik' ist die Vermittlung elementarer Grundlagenkenntnisse aus den Bereichen Boolesche Algebra, Kostenoptimierung digitaler Schaltungen, Aufbau und die Wirkungsweisen von digitalen Grundschaltungen, Aufbau und Funktion von Basisfunktionalitäten, aus denen sich z.B. ein Mirkoprozessorsystem zusammensetzt (wie z.B. Zähler, Schieberegister, ALU, Bustreiber, Speicher). Mit diesem Wissen sollten die Studenten in der Lage sein, zukünftige Entwicklungen in den Integrationstechnologien, und damit in der Digitaltechnik, bezüglich ihrer Möglichkeiten und Grenzen einzuschätzen.

Durch eigene Experimente erwerben die Teilnehmer der Lehrveranstaltung 'Eingebettete Prozessoren' vertiefte Programmierkenntnisse zur Assemblerprogrammierung eines konkreten Mikrocontrollers, und zur Anwendungsprogrammierung in der Sprache C für diesen Mikrocontroller.

Inhalt

Das Modul umfaßt mit seinen Lerninhalten zentrale Themengebiete der Digitaltechnik und darauf aufbauend die der Mikroprozessortechnik.

Die Digitaltechnik setzt in ihrem Kern auf die zentralen schaltungstechnischen Grundfunktionen NAND, NOR und NOT auf. Über diese Grundfunktionen werden digitale Ja/Nein-Informationen miteinander verknüpft. Aus den Grundfunktionen setzen sich höherwertige digitale Funktionsgruppen wie z.B. Flipflops, Zähler, Schieberegister, Multiplexer, Rechenwerke und Speicher zusammen. Diese sind wiederum Teilfunktionen von so komplexen Systemen wie Mikroprozessor und Mikrocontroller. Die heutige Entwicklung geht dahin, immer mehr digitale Funktionen auf einem Chip zu integrieren - vorzugsweise in der VLSI-gerechten CMOS-Technik. Weiterhin werden in der Lehrveranstaltung 'Digitaltechnik' zentrale Kenntnisse vermittelt über den inneren schaltungstechnischen Aufbau aktueller Logikfamilien, die besonderen Eigenschaften einer CMOS-Logik, die Skalierungseigenschaften von CMOS-Technologien und ihre Auswirkungen auf die elektrischen Eigenschaften logischer Schaltungen und Systeme.

Die Digitaltechnik ist in Verbindung mit der auf ihr aufbauenden Computertechnologie aus der aktuellen technischen Entwicklung nicht mehr wegzudenken. Die moderne Computertechnologie ist ein kompliziertes Zusammenspiel aus Hardware und Software. In ihren Schnittstellenbereichen eingebettet befinden sich jeweils Mikrocontroller mit geeigneter Programmierung. Mikroprozessoren bzw. Mikrocontroller als eingebettete Einheiten eignen sich wegen ihrer freien Programmierbarkeit und ihrer signaltechnischen Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichste Anwendungsfälle ideal dazu, als miniaturisierte Steuerzentralen in Geräten eingesetzt zu werden. Mikroprozessoren bzw. Mikrocontroller als eingebettete Einheiten sind in den innovativen Produkten unserer Zeit typisch, wesentlicher Bestandteil einer technischen Lösung.

Aufbauend auf dem in der Lehrveranstaltung 'Digitaltechnik' erworbenen Wissen vermittelt die Lehrveranstaltung 'Eingebettete Prozessoren' Grundlagenkenntnisse zum Gesamtspektrum der Anwendungen von prozessorgestützten Schaltungen, wobei die wichtigsten Merkmale des Leistungsstands an Fallbeispielen erläutert werden. Die Lehrveranstaltung vermittelt weiterhin Grundlagenkenntnisse zu typischen Hardware-Komponenten gemäß dem Stand der Technik, und mit Hilfe konkreter beispielhafter Datenblätter, Grundlagenkenntnisse zu Grundsätzen der Assemblerprogrammierung für aktuelle repräsentative Mikrocontroller. Das Zielsystem für die Programmierprobleme ist ein mikrocontrollergestütztes Minimodul, das für ein breites Spektrum von Anwendungen geeignet ist, und zusammen mit der Entwicklungs-Software für eine eigenständige Programmentwicklung zur Verfügung gestellt wird. Während das Assemblerprogrammieren an einigen einfachen Beispielen geübt wird, ist das Ziel des C-Programmier-Problems etwas komplexer: die Nutzung des Minimoduls zur bedienbaren Erfassung und Auswertung von Temperaturen.

nicht mehr angebotene Veranstaltungen

Digitaltechnik (Prof. Dr.-Ing. Jürgen Oehm) 3 SWS
Eingebettete Prozessoren (Prof. Dr.-Ing. Chris­tof Paar) 3 SWS