組み込みシステム応用実習

科目基礎情報

学校	阿南工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	組み込みシステム応用実習
科目番号	0108	科目区分	専門 / 選択
授業形態	実験・実習	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	情報コース	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	前期:4
教科書/教材	必要に応じてプリントを配布する。
担当教員	福田 耕治

到達目標

1.FPGAの基本的な仕組みや使い方がわかる。
2.ハードウェア記述言語VHDLの基本的な知識・文法を知っている。
3.VHDLによるエンコーダ・デコーダなどの組合せ回路が構成できる。
4.VHDLによるフリップフロップ，カウンタなどの順序回路が構成できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	FPGAの仕組みや使用法に関する課題・問題を8割以上解くことができる。	FPGAの仕組みや使用法に関する課題・問題をほぼ正しく解くことができる。	FPGAの仕組みや使用法に関する課題・問題を6割未満しか解くことができない。
評価項目2	VHDLの基本的な知識・文法に関する問題を，8割以上解くことができる。	VHDLの基本的な知識・文法に関する問題を，ほぼ正しく解くことができる。	VHDLの基本的な知識・文法に関する問題を，6割未満しか解くことができない。
評価項目3	エンコーダ・デコーダなどの組合せ回路の設計課題・問題を，自分で解くことができる。	エンコーダ・デコーダなどの組合せ回路の設計課題・問題を，資料に基づき解くことができる。	エンコーダ・デコーダなどの組合せ回路の設計課題・問題を，解くことができない。
評価項目4	フリップフロップ・カウンタなどの順序回路の設計課題・問題を，自分で解くことができる。	フリップフロップ・カウンタなどの順序回路の設計課題・問題を，資料に基づき解くことができる。	フリップフロップ・カウンタなどの順序回路の設計課題・問題を，解くことができない。

教育方法等

概要:

本科目では、組み込みシステムに関連する学習として，組み込みシステムによく用いられるFPGAについて学習し，FPGAを用いた回路設計および実際の動作確認を通して，基本的にFPGAを利用できるようにすることを目標とする。このため，まずFPGAの仕組み，ハードウェア記述言語VHDLについて学習する。次に，開発環境を用いていくつかの組合せ回路，順序回路を設計し，それぞれの動作を確認する演習・実習に取り組む。

授業の進め方・方法:

基本的には，授業時間の前半で授業ごとの目標を示し，知識として身につけるべき事項，理解するべき事項を示す。それぞれ内容を解説した後に，必要に応じて設問に対する解答に答えることで学習のポイントを確認する。後半では，課題に応じた回路を設計し，実際に動作を確認する。学習内容を，設計・動作確認結果とともにまとめて提出する。また，個別にレポート課題を設定し，提出してもらうこともある。

注意点:

本科目では、2年次で学習したディジタル回路基礎，3年次で学習したディジタル回路基礎演習および組み込みマイコン・実習などの科目を基礎としており，各回路の基本的な機能・構成・動作について把握していることが前提となっている。分からない場合は、これまでに学習した内容に戻って学習する必要がある。なお，本科目は実習科目であり，提出物は評価の重要な対象となるので，毎回の実習や課題を滞りなく提出することが大切である。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	これまでに学習した組合せ回路の機能・構成・動作について解説・設問により確認する。	基本的な組合せ回路の機能・構成・動作がわかる。
		2週	FPGAの構成，特徴，どのようなことができるか，などについて解説する。	FPGAとはどのようなものか，基本的な働きや構成がわかる。
		3週	FPGAの回路記述から動作確認までの流れを説明し，確認のための操作実習を行う。	プロジェクトの作成，回路記述から動作確認までの基本的な操作がわかる。
		4週	組合せ回路の設計	VHDLの基本文法を把握する，それによる簡単な回路設計ができる。
		5週	組合せ回路の設計	エンコーダ・デコーダの設計・動作確認ができる。
		6週	組合せ回路の設計	マルチプレクサ・でマルチプレクサの設計・動作確認ができる。
		7週	これまでに学習した順序回路の機能・構成・動作について解説・設問により確認する。	基本的な順序回路の機能・構成・動作がわかる。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	順序回路の設計	フリップフロップの設計・動作確認ができる。
		10週	回路シミュレーション	基本的なシミュレーションの記述，動作確認ができる。
		11週	順序回路の設計	カウンタの設計・動作確認ができる。シミュレーションによる動作確認ができる。
		12週	階層化構造による回路設計	階層化した回路の設計の基本的な方法がわかる。
		13週	ディジタル回路設計演習	回路の目的を設定し，仕様を含めた一連の設計をする。
		14週	ディジタル回路設計演習	シミュレーションによる動作確認と修正ができる。
		15週	ディジタル回路設計演習	動作確認とレポートの作成
		16週	試験返却	解説

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	30	0	0	0	70	0	100
基礎的能力	10	0	0	0	20	0	30
専門的能力	20	0	0	0	50	0	70
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0