Vaasan yliopiston opinnäytteet

Teknillinen tiedekunta, 2015

Nurmi, Otto

FPGA-tekniikan opetuksen kehittäminen

Ohjaaja/Valvoja (DI):
Jarmo Alander
Tutkinto:
Diplomi-insinööri
Pääaine:
Automaatiotekniikka
Koulutusohjelma:
Sähkö- ja energiatekniikan koulutusohjelma (DI)
Tutkielman kieli:
Suomi
Sivumäärä:
96
Digitaalitekniikan käytön yleistyminen teknisissä tuotteissa ja sovelluksissa yhä etene-vässä määrin tulee myös tekniikan alan korkeakoulutuksessa ottaa huomioon. Teknisissä tuotteissa digitaalitekniikkaa käytetään esimerkiksi älykkäissä säätöratkaisuissa sekä tuotannon automatisoinnissa, kuten robotiikassa. Digitaalitekniikkaa voidaan toteuttaa käyttäen mikroprosessoreita, mikrokontrollereita, signaaliprosessoreita, asiakaskohtaisia ja ohjelmoitavia logiikkapiirejä sekä kokonaisia piisirulle integroituja järjestelmiä.
Tässä diplomityössä tarkastellaan FPGA-tekniikan opetusta Vaasan yliopiston automaa-tiotekniikan opintosuunnassa, tarkasteltavana kurssina AUTO1010 Digitaalitekniikan perusteet. FPGA-piirejä käytetään kurssin opetusalustana niiden hyötyjen, kuten rin-nakkaislaskennan vuoksi. Tarkoituksena on selvittää opetuksen mahdolliset kehityskoh-teet FPGA-tekniikan opetuksessa. Kurssin harjoitustyönä keväällä 2014 toteutettiin valourut FPGA:lla. Valourkujen toteutuksessa käytettiin laitevalmistajan suunnitteluoh-jelmaa, ledejä, vastuksia, koekytkentälevyjä ja kuulokemikrofonia. Toteutuksessa käy-tettiin VHDL-laitteistokuvauskieltä. Kurssin luennoilla ja laskuharjoituksissa käytiin tarvittava teoriaosuus lävitse, tarkoituksena antaa riittävästi pohjatietoa harjoitustyön suorittamiseksi. Harjoitustyön suorituksessa järjestettiin kolme ohjauskertaa, josta vii-meisimmällä toteutettiin palautekysely koskien kurssin ja harjoitustyön suoritusta.
Kerättyä palautekyselyn tuloksia verrattiin muihin samankaltaisiin tutkimuksiin. Palau-tekyselyn ja vertailujen perusteella voidaan sanoa, että kurssin FPGA-tekniikan opetus on hyvällä tasolla, eikä merkittäviä muutoksia kurssin järjestelyyn tarvitse tehdä. Toteu-tetun palautekyselyn tuloksista julkaistiin myös konferenssiartikkeli. Tulevaisuudessa digitaalitekniikan opetukseen voisi ottaa mukaan SoC-järjestelmät, joissa ohjelmisto ja laitteisto ovat integroituja samalle piirille käyttöjärjestelmän (Linux) kanssa.
Avainsanat:
FPGA-tekniikka, opetus, digitaalitekniikka
© Tritonia 2014-2019