シラバス　電子応用工学科　2024年度入学生｜学科情報

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電子応用工学科 2024年度入学生

科目名	ＦＰＧＡ設計および実習					作成日	2024/03/18

区分	必修	講義／実習
開催時期	2年次	前期
講義・演習駒数／週	1駒
実習・実験駒数／週	1駒
合計駒数／週	2駒
総時間数	60時間
総単位数	3単位
企業連携	無

授業の目的	マイコンと共に重要となっているFPGAの開発設計の入門として組合せ回路、順序回路、演算回路などの設計手法を学習しHDLで記述・設計を学習する。
到達目標	ハードウェア記述言語(HDL)の説明が出来る。デジタル回路をHDLを用いて記述出来る。

評価項目	①定期テスト	②小テスト	③レポート	④課題	⑤作品	⑥ﾎﾟｰﾄﾌｫﾘｵ	⑦成果発表	⑧その他
割合	%	40%	%	60%	%	%	%	%
評価基準	HDLを用いて指定した回路の記述が出来る。実習ボード上で正しい動作を実行できる。

※上記に示した評価項目の割合（％）を基準に、総合評価点を算出して成績評価を行う。
※出席率が80％未満の場合は、評価対象としない。

担当教員	仁多見怜
テキスト・参考文献	オリジナルテキスト（電子データで配布）
実務経験有無	無

関連科目	デジタル回路、回路シミュレーション技術	履修前提

授業計画
回数	学習目標	学習項目
1	FPGAとはなにか説明出来る。開発ソフトが使用出来る。	（FPGA概論）ガイダンスを実施し、FPGAとは何かを学習する。また授業で用いる開発環境について学習する。
1	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
2	HDLについて説明出来る。 VHDLの書式ルールを説明出来る。	（VHDL基礎） VHDLの基本的な記述について学習する。
2	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
3	VHDLで基本論理素子が記述できる。FPGAボードが使用できる。	（基本論理素子） VHDLにおける基本論理素子の記述法を学習し、実習ボード上での動作方法を学ぶ。
3	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
4	VHDLで内部信号を用いた組み合わせ回路が記述出来る。	（組み合わせ回路１） VHDLにおける基本論理素子を使った組み合わせ回路の記述法について学習する。併せて内部信号の記述法についても学習する。
4	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
5	VHDLでベクタ信号を用いた組み合わせ回路が記述出来る。	（組み合わせ回路２） VHDLで複数信号線を記述する方法であるベクタ信号の記述法について学習し、作成した組み合わせ回路を実習ボード上で動作確認する方法を学ぶ。
5	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
6	VHDLでモジュールを用いた全加算器が記述出来る。	（演算回路１） VHDLにおける半加算器と全加算器の記述法を学習する。併せて記述した回路のモジュール化について学ぶ。
6	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
7	VHDLで各種演算回路が記述出来る。演算回路の動作を実習ボード上で確認できる。	（演算回路２）各種演算回路の記述法を学習し、演算回路の振る舞いを実習ボード上で学ぶ。
7	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
8	ここまでの知識を説明出来る。実習ボード上で複数の回路動作を確認できる。	（総合演習A）問題演習を行い、ここまでの学習を再確認する。
8	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
9	VHDLで順序回路の記述が出来る。各種フリップフロップの動作を説明できる。	（順序回路１） VHDLにおける順序回路の記述法を学習し、各種フリップフロップ素子の動作を実習ボードで学ぶ。
9	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
10	VHDLで条件分岐のある順序回路を記述出来る。クロック信号によって動作する回路を記述出来る。	（順序回路２） VHDLにおける順序回路の条件分岐の記述法を学習する。併せて実習ボード上のクロック信号を使った回路記述について学ぶ。
10	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
11	状態遷移とはなにか説明できる。状態遷移表、状態遷移図を描くことが出来る。	（状態遷移）システムや回路設計の際に用いられる状態遷移について学習する。併せて状態遷移表と状態遷移図の使い方と作製方法を学ぶ。
11	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
12	論理回路における階層設計について説明出来る。VHDLで階層設計した回路を実習ボード上で動作出来る。	（階層設計１）論理回路における階層設計について学習する。併せてVHDLにおける階層設計を用いた記述法を学習する。
12	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
13	カウンタ回路を記述出来る。実習ボード上の７セグメントLEDに任意の数を表示出来る。	（階層設計２）階層設計を適用したカウンタ回路の記述法を学習する。併せて７セグメントLEDデコーダの記述法を学習し、実習ボード上で７セグメントLEDの点灯制御を学ぶ。
13	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
14	VHDLの関数がなにか説明できる。実習ボードとマイコンの通信が出来る。	（関数） VHDLにおける関数の記述法について学習する。関数を使う実例として、実習ボードとマイコンが通信する方法を学ぶ。
14	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。
15	ここまでの知識を説明できる。設計どおりに実習ボードを動作出来る。	（総合演習B）問題演習を行い、ここまでの学習内容を使った課題回路を作成する。実習ボードを自分の設計した通りに動作させることを学習する。
15	【理解度確認】関連した小テスト、または実習ボード動作の課題にて確認する。

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