Hardwareentwicklung

In unseren CAE-Laboren (CAE steht für Computer-aided engineering) entwickeln die Studierenden analoge und digitale Systeme von der Idee bis zum Prototypen. Dazu steht ihnen neben der modernen technischen Ausstattung unsere mittlerweile 50 Jahre währende  Erfahrung zur Verfügung.

Heute liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Entwicklung integrierter Schaltkreise. In diesem sehr aktuellen Bereich setzen wir moderste Prototypensysteme auf Basis von FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) ein, die es uns ermöglichen, Prozessoren zu entwickeln und zu testen.

Sie finden das Labor im 2. Obergeschoss des Hauptgebäudes.

Ausstattung

Hardwareentwicklung findet in erster Linie unter Einsatz von EDA-Tools auf leistungsfähigen PCs/Workstations statt. Um alle Workflows abdecken zu können, stellt das Labor 14 vernetzte PC-Workstations mit Internet-Zugang zur Recherche von Bauteildaten und verschiedenen anderen Softwareressourcen zur Verfügung.

Außerdem nutzbar für die Leiterplattenfertigung:

  • Fotoplotter zur Filmherstellung
  • numerisch gesteuerte Bohrmaschine
  • Laminiermaschine zum Aufbringen des Foto-Resists
  • Belichtungsgerät
  • Durchkontaktierungsanlage
  • Sprühätzanlage
  • Schlepplötbad

für Schaltungstest und -inbetriebnahme:

  • diverse Logicanalyzer (Tektronix, Dolch)
  • Oszilloskope (Tektronix, Phillips)
  • Multimeter
  • Lötstationen
  • Frequenz- und Signalgeneratoren
  • Labornetzteile etc.

für die FPGA-Entwicklung:

  • 10 VHDL-Übungsboards DE2 mit Cyclone II Baustein
  • 1 DE1- SoC mit Cyclone V FPGA inklusive ARM Cortex-A9

für anspruchsvolle Projekte und Forschung:

  • 1 Workstation mit Intel Xeon E3-1245 v5 CPU und 64 GB Arbeitsspeicher

Einsatz in Lehre und Forschung

Das Labor wird im Rahmen des PCB-Praktikums, des Projekts Mikrocontroller und des VHDL-Workshops genutzt. Aber auch für Laborprojekte und Master Arbeiten aus dem Themenbereich “Entwicklung digitaler Systeme mit FPGAs und CPLDs” kommt es zum Einsatz.

Im PCB-Design wird etwa eine kleine Platine layoutet und hergestellt. Die Schaltung ist in Form eines Schaltplans vorgegeben. Mit einem Platinenlayouter platzieren die Studierenden die Bauteile und routen die Leiterbahnführungen. Mit den so erzeugten Layoutdaten wird eine einseitige Platine gefertigt, aufgebaut und getestet.

Ziel des Mikroprozessor-Hardware-Projektes sind Entwurf und Aufbau eines mikroprozessorbasierten Systems. Der Hardwareaufbau dieses Systems erfolgt auf einem Experimentierboard. Für Test und Analyse steht unser umfangreiches Mess-Equipment zur Verfügung. Die Programmierung des Mikroprozessors erfolgt in einer integrierten Entwicklungsumgebung unter Verwendung der Programmiersprache C.

Der VHDL-Workshop behandelt die Synthese integrierter Schaltkreise unter Verwendung der Hardwarebeschreibungssprache VHDL. Nach Entwurf und erfolgreicher Simulation wird das Design in ein Prototypensystem übertragen. In diesem sind dank der Elektroniklabore weitere Tests bezüglich der Kommunikation mit anderen Komponenten und des Produktiveinsatzes des gesamten Systems möglich.

Betreuung