ハードウェア設計演習

科目基礎情報

学校	大分工業高等専門学校	開講年度	2018
授業科目	ハードウェア設計演習
科目番号	30S420	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	情報工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	4
教科書/教材	無し．Moodle上の電子化教材を利用する．
担当教員	小山 幸伸

到達目標

(1)基本的な組み合わせ回路をHDLで表現できる．(レポート，課題)
(2)フリップフロップの動作が説明できる．（レポート，課題）
(3)簡単な順序回路が設計できる．（レポーハードウェア記述言語Verilト，課題）
(4)簡単な順序回路をHDLで表現できる．（レポート，課題）
(5)ハードウェア記述言語の基礎知識を理解することができる．(レポート，課題)
(6)Verilogを用いたハードウェア記述ができる．(レポート，課題)
(7)学習ボードやシミュレーターを用いて，作成したプログラムを実行することができる．（レポート，課題）
(8)レポート課題等を通して自主的，継続的な学習ができる．（レポート，課題）

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	応用的な組み合わせ回路をHDLで表現できる．	基本的な組み合わせ回路をHDLで表現できる．	基本的な組み合わせ回路をHDLで表現できない．
評価項目2	フリップフロップを含む応用回路の動作が説明できる．	フリップフロップの動作が説明できる．	フリップフロップの動作が説明できない．
評価項目3	複雑な順序回路が設計できる．	簡単な順序回路が設計できる．	簡単な順序回路が設計できない．
評価項目3	複雑な順序回路をHDLで表現できる．	簡単な順序回路をHDLで表現できる．	簡単な順序回路をHDLで表現できない．
評価項目4	ハードウェア記述言語の応用知識を理解することができる．	ハードウェア記述言語の基礎知識を理解することができる．	ハードウェア記述言語の基礎知識を理解することができない．
評価項目5	ハードウェア記述言語Verilogを用いたハードウェア記述が自在にできる．	ハードウェア記述言語Verilogを用いたハードウェア記述ができる．	ハードウェア記述言語Verilogを用いたハードウェア記述ができない．
評価項目6	Verilogを用いたハードウェア記述が自在にできる．	Verilogを用いたハードウェア記述ができる．	Verilogを用いたハードウェア記述ができない．
評価項目7	学習ボードやシミュレーターを用いて，作成したプログラムを実行し，自由に改変することができる．	学習ボードやシミュレーターを用いて，作成したプログラムを実行することができる．	学習ボードやシミュレーターを用いて，作成したプログラムを実行することができない．
評価項目8	レポート課題等を通して自主的，継続的な学習ができる．	レポート課題等を通して自主的，継続的な学習ができる．	レポート課題等を通して自主的，継続的な学習ができない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (B2) （情報技術、専門工学の基礎を身につける）

JABEE 2.1(1)① （分野別要件－設計・システム系科目群）

教育方法等

概要:

ハードウェア記述言語(HDL: Hardware Description Language)を学習する．HDLの1実装であるVerilogを用いて，論理演算器などのハードウェアを記述し，学習ボードやシミュレータ―上で動作確認を行う．この過程を通して，ハードウェア設計の学習を行う．

り、グループで協力しながら，PBL形式で仕様策定までの一連の過程を体験する．

(科目情報)
教育プログラム 第1学年 ◎科目
授業時間39時間
関連科目：電子回路，組込みシステム

授業の進め方・方法:

(1)基本的な組み合わせ回路をHDLで表現できる．(レポート，課題)
(2)フリップフロップの動作が説明できる．（レポート，課題）
(3)簡単な順序回路が設計できる．（レポート，課題）
(4)簡単な順序回路をHDLで表現できる．（レポート，課題）
(5)ハードウェア記述言語の基礎知識を理解することができる．(レポート，課題)
(6)ハードウェア記述言語Verilogを用いたハードウェア記述ができる．(レポート，課題)
(7)学習ボードやシミュレーターを用いて，作成したプログラムを実行することができる．（レポート，課題）
レポート課題等を通して自主的，継続的な学習ができる．（レポート，課題）

(再試験について)
再試験は実施しない。

注意点:

(履修上の注意）
講義の途中でもわからなくなったらすぐに質問すること．

(自学上の注意)
復習を行うこと．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	デジタル電子回路の基礎 ハードウェア記述言語の概要	○ロジック回路とブール代数を理解する． ○組み合わせ回路と順序回路を理解する． ○ハードウェア記述言語Verilogの記法を 理解する．
		2週	ハードウェア記述言語Verilogを用いた初歩的なハードウェア記述 およびFPGA学習ボードを用いた実行方法の学習	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		3週	組み合わせ回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		4週	組み合わせ回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		5週	順序回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		6週	順序回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		7週	応用回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
		8週	応用回路	○Verilogを用いたハードウェア記述方法，およびFPGA学習ボードを用いた実行方法を理解する．
	2ndQ
		9週	応用回路	○FPGA学習ボードに外部回路(温度センサーとA/Dコンバーター)を付加した際の，信号処理回路を理解する．
		10週	ModelSimシミュレーターの基礎	ModelSimシミュレーターを用いたシミュ レーションを理解する．
		11週	ModelSimシミュレーターの基礎	ModelSimシミュレーターを用いたシミュ レーションを理解する．
		12週	ModelSimシミュレーターを用いた実行方法の学習	ModelSimシミュレーターを用いたシミュ レーションを理解する．
		13週	ModelSimシミュレーターを用いた実行方法の学習	ModelSimシミュレーターを用いたシミュ レーションを理解する．
		14週
		15週
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
専門的能力	分野別の専門工学	情報系分野	計算機工学	与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。	4	前3
				組合せ論理回路を設計することができる。	4	前4
				ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。	4	前1,前6
				要求仕様に従って、標準的なプログラマブルデバイスやマイコンを用いたシステムを構成することができる。	4	前3,前5,前7
	分野別の工学実験・実習能力	情報系分野【実験・実習能力】	情報系【実験・実習】	与えられた仕様に合致した組合せ論理回路や順序回路を設計できる。	4	前5
				基礎的な論理回路を構築し、指定された基本的な動作を実現できる。	4	前6
				論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。	4

評価割合

	レポート	課題	合計
総合評価割合	60	40	100
基礎的能力	40	20	60
専門的能力	20	20	40
分野横断的能力	0	0	0