PRESENTAZIONE

L'insegnamento si propone di consolidare e mettere in pratica le competenze di elettronica analogica e digitale acquisite nel percorso triennale, attraverso un'esperienza di laboratorio che occupa l'intero semestre. Il fulcro dell'insegnamento è la realizzazione progressiva di un sistema elettronico completo, che integra una sezione analogica e una sezione digitale basata su microprocessore. Gli studenti lavorano in gruppo e affrontano il progetto per fasi successive, dalla specifica e progettazione fino alla realizzazione del prototipo finale. Questo approccio mira a sviluppare non solo competenze tecniche, ma anche capacità di lavoro in team, di gestione delle fasi di un progetto e di documentazione del lavoro svolto.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire gli strumenti teorici e operativi necessari per capire, analizzare, progettare e realizzare sistemi elettronici. Le esercitazioni di laboratorio permetteranno a studentesse e studenti di svolgere attività sperimentali con elettronica analogica e elettronica digitale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento si colloca al termine del percorso formativo triennale e rappresenta il momento in cui le conoscenze di elettronica analogica e digitale acquisite negli anni precedenti trovano applicazione concreta e integrata. Lo studente è chiamato a non operare più su singoli circuiti o componenti isolati, ma a cimentarsi con la progettazione e realizzazione di un sistema elettronico completo, che richiede di mettere a sistema competenze eterogenee: dalla fisica dei componenti all'analisi circuitale, dalla descrizione hardware in VHDL all'implementazione su FPGA, dalla programmazione del microprocessore all'integrazione delle due sezioni in un unico prototipo funzionante.

L'insegnamento si propone quindi di guidare gli studenti attraverso l'intero ciclo di sviluppo di un sistema elettronico, dall'analisi delle specifiche alla realizzazione e collaudo del prototipo.

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• progettare e realizzare circuiti elettronici analogici a partire da specifiche funzionali date;
• descrivere in VHDL e implementare su FPGA un processore soft-core basato su architettura RISC-V, programmandolo per l'acquisizione e l'elaborazione di segnali digitali;
• integrare la sezione analogica e quella digitale in un sistema elettronico funzionante;
• verificare sperimentalmente il comportamento del sistema realizzato, confrontando i risultati con le previsioni di progetto;
• documentare il lavoro svolto in forma scritta, descrivendo scelte progettuali, metodologie adottate e risultati ottenuti;
• lavorare efficacemente in gruppo, contribuendo alle diverse fasi del progetto.

PREREQUISITI

È attesa la conoscenza dei contenuti di base di elettronica analogica e digitale affrontati nel percorso del Corso di Laurea

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento è strutturato attorno a un progetto semestrale che gli studenti sviluppano in gruppo: i gruppi vengono definiti all'inizio del semestre e rimangono stabili per tutta la sua durata. Le attività si svolgono prevalentemente in laboratorio, con alcune sessioni in aula, ma sempre dedicate allo sviluppo del progetto.

Il lavoro di gruppo è un elemento centrale dell'insegnamento. Il progetto richiede infatti di integrare competenze di natura diversa — analogica, digitale, implementativa — acquisite in momenti diversi del percorso formativo. Questo crea le condizioni per un apprendimento collaborativo autentico, in cui ciascuno studente contribuisce con le proprie competenze, si confronta con quelle dei compagni e partecipa attivamente a tutte le fasi del progetto.

Le sessioni sono strutturate per fasi successive, ciascuna con obiettivi definiti che portano progressivamente al completamento del prototipo finale. Il docente segue i gruppi durante le sessioni, fornendo supporto tecnico e metodologico, e verifica l'avanzamento del lavoro nelle diverse fasi.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma è strutturato attorno alla realizzazione progressiva di un sistema elettronico completo, sviluppato per fasi lungo l'intero semestre. L'obiettivo principale è applicare e integrare in modo sistematico le conoscenze già acquisite, con l'introduzione di nuovi contenuti limitata a quanto strettamente necessario al completamento del progetto.

Il progetto prevede due filoni paralleli che convergono nel prototipo finale:

Sezione digitale. Gli studenti implementano un processore soft-core basato sull'architettura RISC-V, descritto in VHDL e portato su FPGA. Il microprocessore viene programmato per generare e gestire segnali digitali secondo le specifiche di progetto.

Sezione analogica. A partire dalle specifiche funzionali, gli studenti progettano e realizzano fisicamente un circuito analogico, seguendo l'intero ciclo di sviluppo: dalla simulazione alla realizzazione su breadboard.

Integrazione e collaudo. Le due sezioni vengono integrate in un unico sistema, verificandone il funzionamento sperimentale. Il collaudo del prototipo costituisce la fase conclusiva del semestre.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

materiale messo a disposizione dai docenti su Aulaweb 

D.A. Patterson, J.L. Hennessy, Struttura e Progetto dei Calcolatori, Zanichelli 

S.L. Harris, D.M. Harris, Sistemi Digital e Architettura dei Calcolatori, Zanichelli

Sedra, Smith,  Circuiti per la  Microelettronica, ed. Edises.

Jaeger, Blalock, Microelettronica, ed. McGraw Hill.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in un colloquio orale individuale nel quale si discutono i contenuti del progetto svolto e alcuni aspetti tecnici di dettaglio.

Per gli studenti che hanno partecipato regolarmente alle attività del semestre — intendendo per tali coloro che sono stati parte di un gruppo fin dall'inizio del semestre e hanno frequentato almeno il 70% delle ore di lezione — il voto finale tiene conto sia dell'esito del colloquio orale sia della valutazione del lavoro svolto durante il semestre, basata sull'avanzamento del progetto nelle sue diverse fasi.

Gli studenti che, per motivate ragioni (es. studenti lavoratori), non possano partecipare regolarmente alle attività del semestre sono invitati a contattare i docenti all'inizio del corso per concordare modalità alternative. In questo caso è previsto lo svolgimento individuale del progetto e la valutazione tramite colloquio orale finale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La valutazione finale tiene conto di due componenti, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi.

Lavoro svolto in itinere. Viene valutato l'avanzamento del progetto nelle sue diverse fasi, con particolare attenzione a: la correttezza delle scelte progettuali adottate per la sezione analogica e quella digitale; la capacità di integrare le due sezioni in un sistema funzionante; la qualità della documentazione prodotta. Questa componente consente di accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento legati alla progettazione, realizzazione e documentazione del sistema elettronico, nonché alla capacità di lavorare efficacemente in gruppo.

Colloquio orale individuale. Viene valutata la comprensione delle scelte progettuali adottate e la capacità di discuterne criticamente i risultati. Domande di approfondimento su aspetti tecnici specifici consentono di accertare la padronanza individuale dei contenuti, distinguendo i diversi livelli di preparazione:

• una conoscenza corretta degli aspetti fondamentali del progetto è requisito minimo per il superamento dell'esame;
• la capacità di motivare le scelte progettuali e di analizzare criticamente i risultati ottenuti caratterizza una preparazione di livello intermedio;
• la capacità di ragionare in modo autonomo su varianti progettuali o su situazioni non direttamente affrontate durante il semestre caratterizza una preparazione di livello elevato.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi ai docenti per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento