- Разработка цифровых устройств в Simulink
В рамках данной дисциплины студенты знакомятся с следующими аспектами разработки математических моделей цифровых устройств обработки сигналов: методы проектирования КИХ- и БИХ-фильтров, конвейеры, распараллеливание вычислений, работа с вычислениями с фиксированной точкой, инструменты для разработки математических моделей цифровых устройств в MATLAB Simulink с учётом конечной разрядности отсчётов и промежуточных вычислений.
В рамках практической части курса студенты получают индивидуальное задание на проектирование устройства цифровой обработки сигналов (цифровой фильтр, блок скользящего БПФ, блок АРУ, преобразователь Гильберта и т. п.). Результатом работы становится математическая модель устройства в MATLAB Simulink, учитывающая конечную разрядность входных и выходных данных, промежуточных вычислений и особенности аппаратной реализации и пригодная для дальнейшей реализации на аппаратном уровне в рамках курсов “Автоматизированная разработка устройств на ПЛИС” или “Автоматизированная разработка цифровых интегральных схем”.
- Автоматизированная разработка цифровых интегральных схем
В рамках данного курса студенты знакомятся с аспектами разработки цифровых интегральных схем. Например, узнают, что такое маршрут проектирования, логической синтез, тактовое дерево, статический временной анализ, язык сценариев TCL, а также какие и зачем нужны пакеты программ для проведения разработки цифровых интегральных схем, какие необходимы наборы данных для её проведения, какие существуют сложности и ограничения.
На практике студенты проходят полный цикл преобразования цифрового устройства от описания его на функциональном уровне до топологии интегральной схемы с использованием пакетов программ от Cadence Design Systems. Данный курс предполагает наличие навыков и умений в области описания устройства на языках HDL и разработки интегральных схем.
- Разработка цифровых устройств на HDL
В теоретической части данного курса студенты учатся описывать и моделировать (т. е. рассматриваются как синтезируемое, так и несинтезируемое подмножества языка) цифровые схемы средней степени сложности на языках HDL, в частности, Verilog HDL и System Verilog. Рассматриваются также ситуации передачи данных между разными тактовыми доменами, реализация синхронизаторов данных, работа с асинхронными сигналами сброса. Практическая часть курса включает в себя работу со средствами разработки и моделирования цифровых устройств на HDL как проприетарного, так и open-source сегмента. Курс предполагает наличие базовых навыков и умений в области HDL описания устройств и их отладки на ПЛИС.
- Автоматизированная разработка устройств на ПЛИС
Данный курс практической направленности знакомит студентов с разработкой цифровых устройств на языках HDL (HDL – Hardware Design Language, язык описания аппаратуры) и последующей реализацией таких устройств на отладочных платах с ПЛИС в среде Xilinx Vivado. Рассматриваются вопросы оптимизации HDL-описания средствами Vivado, вопросы проведения статического временного анализа, а также использование готовых IP-блоков от компании Xilinx, использование встроенного логического анализатора при реализации на ПЛИС и ПЛИС-специфичные конструкции языков HDL.
- Проектирование цифровых приемных и передающих устройств
В курсе рассматривается концепция разработки приемно-передающих устройств современных систем беспроводной цифровой связи, в основе которой лежат принципы нисходящего и сквозного проектирования с использованием САПР радиоэлектронных устройств. В теоретической части данного курса студенты изучают вопросы проектирования на системном уровне информационного тракта и линейного тракта приемно-передающего устройства, который может быть реализован как в цифровой, так и в аналоговой области. Например, в рамках данного курса студенты знакомятся с принципами работы и практической реализации модуляторов, демодуляторов и устройств детектирования сигналов, со структурными схемами и основными функциональными узлами приемно-передающих устройств, а также их параметрами. В практической части данного курса студенты имеют возможность применить полученные знания, промоделировав работу приемно-передающего устройства с использованием САПР Advanced Design System компании Keysight Technologies, одной из ведущих компаний в области разработки измерительных приборов и САПР.
Особенностью данного курса является то, что вопрос проектирования приемных и передающих устройств излагается комплексно. В курсе рассматривается обработка сигналов как в цифровой, так и аналоговой области вместе со структурными схемами приемно-передающих устройств, что позволяет получить полное представление о структуре приемопередающего устройства и процессе его проектирования. При этом студенты имеют возможность не только ознакомиться с теорией, но и освоить процесс практического проектирования с использованием САПР.
- Проектирование микроэлектронных частотно-избирательных устройств
Основная цель курса - познакомить студентов с современными технологиями проектирования микроэлектронных фильтров, дать им основные теоретические знания, а также практические навыки в этой области. На протяжении всего курса будут освещаться следующие темы:
- 1. Задача аппроксимации (приближение Баттерворта, приближение Чебышева, приближение Бесселя-Томсона, приближение Кауэра (эллиптическое));
- 2. Преобразование реактивного сопротивления;
- 3. Проблема чувствительности, инварианты чувствительности, каскадное проектирование;
- 4. Метод моделирования элементов на основе преобразования Брутона;
- 5. Метод оперативного моделирования;
- 6. Метод переключаемых конденсаторов;
- 7. Представление дискретного сигнала и Z-преобразование, анализ SC-цепей во времени и Z-области, метод уравнивания заряда, модели Лакера;
- 8. Фильтры на основе транскондуктивных усилителей, системы настройки.
Курс разделён на аудиторные лекции и практические занятия, подкрепленные учебниками, тематическими исследованиями и обсуждениями в классе. Практические задания и курсовой проект проиллюстрированы, а его результаты подтверждены компьютерным моделированием. Предоставляется доступ к основным журналам и журналам IEEE, чтобы держать студентов в курсе международных публикаций в этой области.
- Пассивные и активные цепи СВЧ
В рамках данного курса рассматриваются вопросы теории построения устройств СВЧ: линейных пассивных и полупроводниковых. Основная цель курса - ознакомить студентов с основными принципами работы и техническими характеристиками устройств СВЧ, а также научить методам анализа и принципам проектирования цепей СВЧ. В ходе курса изучаются конструктивные и технологические особенности, принципы описания и модели элементов цепей СВЧ, схемотехнические решения цепей согласования, делителей мощности, малошумящих усилителей, усилителей мощности и других элементов радиотехнических систем. В рамках практической части курса студенты знакомятся с методами разработки устройств с использованием САПР Advanced Design System компании Keysight Technologies.
- Проектирование пассивных микроэлектронных устройств СВЧ
Данный курс практической направленности позволяет студентам углубленно освоить методы разработки пассивных цепей СВЧ и их элементов. В ходе курса студент учиться проектировать линии передачи, делители мощности и микрополосковые фильтры, разрабатывать компоновку кристалла интегральной схемы и проводить моделирование характеристик устройства методом электромагнитного анализа с использованием САПР Advanced Design System компании Keysight Technologies.
- Проектирование активных микроэлектронных устройств СВЧ
Данный курс практической направленности позволяет студентам углубленно освоить методы разработки полупроводниковых цепей СВЧ. В ходе курса студент учиться проектировать малошумящие усилители, усилители мощности, смесители и генераторы, и проводить моделирование характеристик устройств методом гармонического баланса с использованием САПР Advanced Design System компании Keysight Technologies.
- Проектирование микроэлектронных IP блоков цифровых схем
В рамках курса на транзисторном уровне для КМОП-технологии проводится исследование и разработка следующих цифровых ячеек: инвертор, И-НЕ и ИЛИ-НЕ с различным количеством входов, И-ИЛИ-НЕ и ИЛИ-И-НЕ, мультиплексоры, исключающее-ИЛИ, сумматор, триггеры с потенциальным и динамическим управлением, регистры, счетчики. В том числе рассматриваются цифровые схемы на проходных транзисторах.
- Проектирование микроэлектронных IP блоков аналоговых схем
В рамках курса на транзисторном уровне для КМОП-технологии проводится исследование и разработка следующих аналоговых ячеек: источники стабильного напряжения, различные схемы токовых зеркал, операционные усилители, операционные транскондуктивные усилители.
- Системное программирование для ОС Windows и Linux
В рамках данных дисциплин рассматривается архитектура ядра ОС Windows и Linux, изучаются вопросы разработки и отладки приложений и библиотек пространства пользователя, а также модулей режима ядра (драйверов) для взаимодействия с ресурсами операционной системы и аппаратным обеспечением.
На практических занятиях студенты занимаются разработкой и отладкой драйверов виртуальных и реальных устройств. Кроме того, разрабатываются вспомогательные приложения для работы с этими драйверами. Работа выполняется с использованием среды разработки MS Visual Studio, отладчиков WinDbg и GDB, а также виртуальных машин VMWare и VirtualBox.
- Разработка распределенных IoT систем
В рамках данного курса изучаются основные принципы построения и вопросы разработки, отладки и развертывания распределенных систем обработки данных, поступающих от датчиков и других устройств IoT. Рассматриваются сетевые протоколы передачи данных, основы сетевого программирования и принципы проектирования баз данных.
На практических занятиях студенты разрабатывают клиент-серверные приложения для передачи данных по протоколам TCP и UDP, web-приложения, базы данных и строят запросы к ним на языке SQL. Создают виртуальные машины VMWare и VirtualBox и выполняют в них развертывание разработанных баз данных и веб-приложений. В рамках курса используются среды разработки MS Visual Studio и MySQL Workbench.
- Разработка мобильных приложений для IoT
В рамках данного курса рассматриваются вопросы разработки и отладки мобильных приложений для ОС Android для обработки данных и взаимодействия с датчиками и устройствами IoT.
На практических занятия студенты разрабатывают мобильные приложения для взаимодействия и обмена данными с устройствами IoT на базе ESP32 и ESP8266 посредством WLAN (Wi-Fi) и WPAN (Bluetooth и Bluetooth Low Energy) с использованием среды разработки MS Visual Studio.