Techn. Informatik I - Digitaltechnik

Manuskript

• Inhaltsverzeichnis
• Manuskript zur Vorlesung
  Vorlesungstermin/bis ca. Seite: 1/2-26, 2/3-25, 3/4-33, 4/5-22, 5/6-20, 6/8-11, 7/8-33, 8/10-15, 9/12-5, 10/Labor, 11/Labor

Labor

• Aufbau zweier Automaten (Sender und Empfänger) für eine dig. Kommunikation, s. Kap. 9 im Manuskript
• Doch noch ein paar Aufgaben ...
• ... und die Lösungen dazu
• Kleiner Automat in C - passend zur Aufgabe im Manuskript
• CRC16-Berechnung in C - passend zum Beispiel im Manuskript
• Java Applet zur Huffman-Kodierung
  (Download und Start mit java -jar huffman.jar)

Simulation einer Arithmetic Logic Unit

• Virtuelle Arithmetic Logic Unit

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Literatur

• Digitaltechnik: Lehr und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker, Klaus Fricke, Springer Vieweg
• Grundlagen der Digitaltechnik, Gerd Wöstenkühler, Hanser
• Aufgabe: Suche Datenblatt z.B. für 74HC00 (Quadruple 2-Input NAND Gates)
• Digitaltechnik - Eine Einführung mit VHDL, Jürgen Reichardt, De Gruyter
• Nonvolatile Memory Technologies, J.Brewer, M.Gill, IEEE-Press
• Zwei passende YouTube-Videos zum Thema MOSFET (Skript Kap. 10): Video1, Video2
• Gleitkommazahlen - Vertiefung
• Link zu einem Online Dezimal- zu Gleitkommaformat (IEEE754)
• Effiziente Künstliche Intelligenz: Wie IBM KI-Chips stromsparender machen will - Podcast auf deutschlandfunk.de

Digitalsimulator

TinaCloud: Online-Simulator mit Schaltplaneditor (Student Version 12€/Jahr)
TinaCloud Manual

Beispiele

1. Race Condition an einem Multiplexer (TinaCloud Projektdatei)
2. Dekoder zur Ansteuerung einer 7-Segment Anzeige (TinaCloud Projektdatei)
   Beispiel mit VHDL, DNF- und KNF- Terme passend zur Vorlesung.
3. 3 Bit Binärcode mit automatischer Fehlerkorrektur (TinaCloud Projektdatei)
4. 4Bit Addierer/Subtrahierer (TinaCloud Projektdatei)
5. 2x2 Bit Multiplikation als Schaltnetz (TinaCloud Projektdatei)
6. Ein etwas größeres hierarchisches Schaltnetz: Überprüfung eines 4x4 Sudokus (mit Ziffern 0..3) (TinaCloud Projektdatei)
7. 4-Bit Shifter bzw. Rotieren nach rechts (TinaCloud Projektdatei)
8. RS - Flip-Flop (TinaCloud Projektdatei)
9. Rückgekoppeltes D-FF als Toggle-FF oder Taktteilung, (TinaCloud Projektdatei)
   Dieses Beispiel eignet sich prima für erste Versuche mit taktsynchronen Schaltwerken im Simulator.
   Zu beachten ist die Einstellung einer sinnvollen Taktrequenz (z.B. 1MHz) und Vorgabe der Simulationsendzeit (z.B. 10us = 10 Taktzyklen).
   Ein Schalter für eine Eingabe kann für die Simulation mit einer Impulsquelle2 nachgebildet werden. Signale die nach der Simulation im Impulsdiagramm erscheinen sollen, jew. mit einem Spannungspin versehen (Tab Meßgeräte).
10. Flankendetektor bzw. Synchronisation eines asynchr. Signals, (TinaCloud Projektdatei)
11. Finite State Machine zur Detektion des ASCII SYN-Zeichens an einer seriellen Schnittstelle, (Skript Kap. 8.4.3) (TinaCloud Projektdatei)
12. Taktsynchroner 2-Bit Zähler mit Überlauferkennung - D-FF, (TinaCloud Projektdatei)
13. Taktsynchroner 2-Bit Zähler mit Überlauferkennung - JK-FF, (TinaCloud Projektdatei)
14. Taktsynchroner 2-Bit Zähler mit Count-Enable, (TinaCloud Projektdatei)
15. Taktsynchroner 2-Bit Zähler Up/Down, (TinaCloud Projektdatei)
16. Entwurf eines m x n - Bit Stacks, LiFo, (TinaCloud Projektdatei)
17. Parallelisierung serieller Strukturen am Beispiel eines CRC4, (TinaCloud Projektdatei)
18. Fehlerkorrektur mit CRC4, (TinaCloud Projektdatei)
19. FET als Schalter, (TinaCloud Projektdatei) (Transientenanalyse)
20. CMOS-Inverter, (TinCloud Projektdatei) (Transientenanalyse)
21. CMOS Komplexgatter Y= !((A v B)C), (TinaCloud Projektdatei) (Transientenanalyse)
22. CMOS TriState, (TinaCloud Projektdatei) (Transientenanalyse)
23. Simulation der Laboraufgabe mit VHDL - Zusammenspiel der beiden Automaten (TinaCloud Projektdatei)
24. Video-Tutorial: Zusammenspiel Arduino + Tina in der Simulation (für Vollversion Tina)

Die Projektdateien können direkt in TinaCloud importiert werden:
Link der Projektdatei in Zwischenablage
File > Aus dem Netz öffnen ...

Start der Simulation über Menu Analyse -> Digital ... Run
Manche Beispiele lassen sich auch im Interaktiven Modus simulieren (rechts oben "DIG")
Mit Doppelklick auf Schaltung öffnet sich der Editor.