GUÍA DOCENTE

Sistemas Electrónicos Digitales

Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación (GITT)

Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación (GIST)Ingeniería Telemática (GIT)

Ingeniería Electrónica de Comunicaciones (GIEC)

Universidad de Alcalá

Curso Académico 2019/2020

3er Curso - 1er Cuatrimestre (GITT+GIST+GIT+GIEC)

GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Sistemas Electrónicos Digitales

Código: 350014 (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Titulación en la que se imparte:

Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación (GITT)

Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación (GIST)

Ingeniería Telemática (GIT)

Ingeniería Electrónica de Comunicaciones (GIEC)

Departamento y Área de Conocimiento:Electrónica

Tecnología Electrónica

Carácter: Obligatoria (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre: 3er Curso - 1er Cuatrimestre(GITT+GIST+GIT+GIEC)

Profesorado:

Consultar página web:https://www.uah.es/es/estudios/estudios-oficiales/grados/asignatura/index.html?codAsig=350014

Horario de Tutoría: Consultar página web

Idioma en el que se imparte: Español

2

1a. PRESENTACIÓN

Sistemas Electrónicos Digitales pretende introducir al alumno en el diseño de sistemas digitalesbasados en microprocesador. Esta asignatura trata fundamentalmente del estudio de losmicroprocesadores, memorias de semiconductores, dispositivos de entrada/salida y sus circuitosasociados para la construcción de sistemas empotrados. Avanza, por tanto, en el estudio de laelectrónica digital con la introducción de sistemas programables y dispositivos de almacenamiento dedatos. En la asignatura se tratan tanto aspectos hardware (uso de periféricos, temporizaciones,interrupciones, etc.) como software (organización de memoria, modos de direccionamiento, mapeado deperiféricos, etc.).

Para el buen aprovechamiento de la asignatura será necesario tener los conocimientos previosadquiridos durante los cuatrimestres anteriores en la asignatura de Electrónica Digital, impartida en elsegundo cuatrimestre del segundo curso, pues los conceptos básicos de la misma se aplican en estaasignatura.

1b. COURSE SUMMARY

Digital Electronic Systems aims to introduce the student to the design of digital systems based onmicroprocessors. This subject fundamentally deals with the study of microprocessors, semiconductormemories, input / output devices and their associated circuits for the construction of embedded systems.It advances, therefore, in the study of digital electronics with the introduction of programmable systemsand data storage devices. The subject deals with both hardware aspects (use of peripherals, timings,interruptions, etc.) and software (memory organization, addressing modes, mapping peripherals, etc.).

For the good use of the subject will be necessary to have the previous knowledge acquired during theprevious semesters in the subject of Digital Electronics, taught in the second semester of the secondcourse, because the basic concepts of the same apply in this subject

2. COMPETENCIAS

Competencias básicas, generales y transversales.

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias básicas, generales y transversalesdefinidas en el apartado 3 del Anexo de la Orden CIN/352/2009:

TR2 - Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje denuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse anuevas situaciones.

TR3 - Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y decomunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidadética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación.

TRU1 - Capacidad de análisis y síntesis.

TRU2 - Comunicación oral y escrita.

TRU3 - Capacidad de gestión de la información.

TRU4 - Capacidad de aprendizaje autónomo.

TRU5 - Trabajo en equipo.

3

Competencias de Carácter Profesional

Esta asignatura proporciona la(s) siguiente(s) competencia(s) de carácter profesional definida(s) en elapartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:

CT1 - Capacidad para aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicasadecuados para la concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas y servicios detelecomunicación.

CT2 - Capacidad de utilizar aplicaciones de comunicación e informáticas (ofimáticas, bases dedatos, cálculo avanzado, gestión de proyectos, visualización, etc.) para apoyar el desarrollo yexplotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación y electrónica.

CT3 - Capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos ode información relacionada con las telecomunicaciones y la electrónica.

CT9 - Capacidad de análisis y diseño de circuitos combinacionales y secuenciales, síncronos yasíncronos, y de utilización de microprocesadores y circuitos integrados.

Resultados de aprendizaje

RA1: Identificar y enunciar los fundamentos de la electrónica digital y microprocesadores, yenumerar sus aplicaciones.

RA2: Distinguir y diferenciar los elementos básicos de un sistema digital electrónico basado enmicroprocesador.

RA3: Reconocer y describir los elementos de almacenamiento de datos, especialmente lasmemorias de semiconductor, así como seleccionar los más idóneos y realizar aplicaciones con losmismos.

RA4: Comprender el funcionamiento de los microprocesadores y micro controladores y aplicarlo enel diseño y desarrollo de sistemas electrónicos digitales basados en ellos.

RA5: Conocer y dominar el funcionamiento de los dispositivos periféricos (entrada/salida) y suconexión al procesador.

RA6: Diseñar y desarrollar sistemas electrónicos digitales completos.

4

3. CONTENIDOS

Bloques de contenido Total de horas

Tema 0: Introducción a la asignatura. Exposición del contenido de la Guía Docente de la asignatura. Detalle de lametodología de trabajo, la temporización y la evaluación.

1 hora

Tema 1: Sistemas electrónicos digitales programables. Introducción al concepto de Sistemas Empotrados, y sus característicasgenerales. Bases de diseño de los sistemas digitales y el funcionamientodel microprocesador como núcleo de éstos. Revisión somera sobre lahistoria de los microprocesadores. Tipos de herramientas de desarrollo desistemas digitales. Arquitectura interna de un microprocesador, el modelodel programador, instrucción y modos de direccionamiento, elementos de unsistema basado en microprocesador, sistemas de memoria y deentrada/salida.

8 horas

Tema 2: El microprocesador: Arquitectura y modelo de programación. Introducción al Cortex-M3: estudio de generalidades sobre ARM, elprocesador ARM Cortex-M3. Descripción de la arquitectura del Cortex-M3:diagrama de bloques detallado, conexiones típicas, los buses y susinterfaces. Estudio de su modelo de programación y registros: registros bajos, altos yespeciales. Modos de operación y tipos de datos. Descripción ygeneralidades sobre el set de instrucciones: movimiento de datos, saltosincondicionales, saltos condicionales. Las subrutinas. Análisis delfuncionamiento de la pila. Puertos (teoría general y de ARM)

12 horas

Tema 3: El microprocesador: Sistema de excepciones. Interrupciones y excepciones (teoría general). Estudio de las excepcionesen el Cortex-M3: tipos, prioridad, tabla de vectores. Descripción del móduloNVIC: configuración básica, El reset y auto-reset, tipos y señales de reset.interrupciones software, Temporizadores y contadores (teoría general). El temporizador SYSTICK,ejemplos. Análisis de comportamiento de una interrupción: secuencias deentrada y salida, interrupciones anidadas, latencia. Otras características:módulo de gestión de la alimentación; comunicación multiprocesador.

15 horas

Tema 4: Organización y gestión de la memoria. Clasificación y estructura de memorias. Cronogramas de acceso dememoria. Descripción e implementación de expansión de memoria: tamañoy número, ejemplos. Mapas de memoria: concepto, mapas funcionales yfísicos, dirección base. Diseño de un mapa de memoria: decodificación dedirecciones y lógica de selección; alternativas de realización; ejemplos dediseños de mapas de memoria. Gestión de memoria: estructuración enbancos; conexión a los buses de los diferentes bancos de memoria. Análisisde la ordenación de los datos en una memoria: modelos Big y Little Endian;datos alineados y no alineados. Análisis temporal de conexión de undispositivo externo a un uP. Sistemas digitales de entrada/salida, interfacesdigitales. (teoría general y otros tipos de periféricos de este micro) Estudio del mapa de memoria de la tarjeta de ejemplo. Ordenación dedatos. Descripción del módulo EMC. Descripción del módulo MPU.

12 horas

Práctica final 8 horas

5

4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE.ACTIVIDADES FORMATIVAS

4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:58 horas (56 horas de clasepresencial +2 horas deevaluación)

Número de horas del trabajo propio del estudiante: 92

Total horas 150

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

En el proceso de enseñanza-aprendizaje se realizarán las siguientes actividades formativas:

1. Clases Teóricas y resolución de ejemplos.2. Clases Prácticas: laboratorio y resolución de ejercicios.3. Tutorías: individuales y/o grupales.

Además, se podrán utilizar, entre otros, los siguientes recursos complementarios:

Sistema de respuesta rápida a cuestionarios a través de dispositivos móviles, para: disponer decontrol de asistencia, aumentar la participación del alumnado, tener feedback inmediato con losalumnos, incrementar su atención, realizar evaluación, etc. Se podrá utilizar tanto en clasesteóricas como en prácticas.Trabajos individuales o en grupo: conllevando además de su realización, la correspondienteexposición pública ante el resto de compañeros para propiciar el debate.Asistencia a conferencias, reuniones o discusiones científicas relacionadas con la materia.

A lo largo del curso al alumno se le irán proponiendo actividades y tareas tanto teóricas como prácticas.Se realizarán distintas prácticas coordinadamente con la impartición de los conceptos teóricos, demanera que el alumno pueda experimentar tanto individualmente como en grupo, consolidando así losconceptos adquiridos.

Para la realización de las prácticas, el alumno dispondrá en el laboratorio de un puesto con instrumentalbásico (osciloscopio, fuente de alimentación, generador de señal), sistema hardware necesario, asícomo un ordenador con software de diseño y simulación adecuado.

Durante todo el proceso de aprendizaje en la asignatura, el alumno deberá hacer uso de distintasfuentes y recursos bibliográficos o electrónicos, de manera que se familiarice con los entornos dedocumentación que en un futuro utilizará profesionalmente.

5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y calificación

Preferentemente se ofrecerá a los alumnos un sistema de evaluación continua que tenga característicasde evaluación formativa de manera que sirva de realimentación en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del alumno.

6

5.1. PROCEDIMIENTOS

La evaluación debe estar inspirada en los criterios de evaluación continua (Normativa de Regulación delos Procesos de Enseñanza Aprendizaje, NRPEA, art 3). No obstante, respetando la normativa de laUniversidad de Alcalá se pone a disposición del alumno un proceso alternativo de evaluación final deacuerdo a la Normativa de Evaluación de los Aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 24 demarzo de 2011 y modificada en Consejo de Gobierno de 5 de mayo de 2016) según lo indicado en suArtículo 10, los alumnos tendrán un plazo de quince días desde el inicio del curso para solicitar porescrito al Director de la Escuela Politécnica Superior su intención de acogerse al modelo de evaluaciónno continua aduciendo las razones que estimen convenientes. La evaluación del proceso de aprendizajede todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, pordefecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua. El estudiante dispone de dos convocatorias parasuperar la asignatura, una ordinaria y otra extraordinaria.

Convocatoria Ordinaria: La evaluación en la convocatoria ordinaria debe estar inspirada en loscriterios de evaluación continua, atendiendo siempre a la adquisición de las competencias especificadasen la asignatura.

a. Evaluación Continua: Consistente en la realización y superación de las prácticas de laboratorio, laentrega y superación de tareas de la asignatura y la realización y superación de las pruebas deevaluación intermedia y la prueba final. En todo lo anterior se incluyen las actividades basadas ensistema de respuesta rápida mediante dispositivos móviles. La superación de las prácticas y delas tareas de la asignatura se realizará a lo largo del cuatrimestre.

b. Evaluación Final: Consistirá en la realización y superación de un examen final que constará deuna parte teórica y una práctica.

Convocatoria Extraordinaria: El estudiante que ha realizado evaluación Final, la evaluación consistiríaen un examen final que constará de una parte teórica y una práctica.

5.2. EVALUACIÓN

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Los Criterios de Evaluación deben atender al grado de consecución de los resultados del aprendizajepor parte del estudiante. Para ello se definen los siguientes:

CE1: El alumno muestra capacidad e iniciativa a la hora de resolver problemas prácticos asociadosal diseño de sistemas digitales de manera precisa.

CE2: El alumno puede realizar un diseño completo de sistemas digitales, partiendo de la definiciónde requisitos y cumpliendo determinados criterios.

CE3: El alumno demuestra que puede analizar sistemas digitales basados en procesador ymemoria, y determinar sus características y definiciones.

CE4: El alumno ha adquirido los conocimientos de sistemas digitales programables, sus estructurasy composición, así como sus características de diseño.

CE5: El alumno es capaz de desarrollar diseño de proyectos compuestos de parte software yhardware, de Sistemas Electrónicos Digitales.

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

Esta sección especifica los instrumentos de evaluación que serán aplicados a cada uno de los criteriosde Evaluación.

1. Asistencia a más del 75% de las clases presenciales.

7

2. Pruebas de evaluación intermedia (PEI1 y PEI2), dos pruebas que consistirá en variascuestiones y/o problemas, de análisis y/o síntesis, referidas a aspectos concretos del temario demodo que puedan abarcar una parte cubierta por clases de teoría, ejercicios y laboratorio.

3. Pruebas de recuperación de las pruebas de evaluación intermedia (PEI1R y PEI2R), que encaso de realizarla sustituiría a las pruebas de evaluación intermedia realizadas con anterioridad.

4. Prueba de evaluación final (PEF), que consistirá en varias cuestiones y/o problemascombinando todos los contenidos del temario de la asignatura.

5. Prácticas de laboratorio + Práctica final (LAB), de asistencia obligatoria. Las prácticas cubriránlos conocimientos adquiridos en la parte práctica de la asignatura.

6. Prueba de laboratorio (PL), que cubrirá los conocimientos adquiridos en la parte práctica de laasignatura.

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

Convocatoria Ordinaria, Evaluación Continua

En la convocatoria ordinaria–evaluación continua la relación entre las competencias, resultados delaprendizaje, criterios e instrumentos de evaluación, es la siguiente.

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

TR2, TR3, TRU1, CT1,CT9

RA1-RA5 CE2, CE3 PEI1 35%

TR3, TRU1, CT1, CT9 RA1, RA3, RA5 CE1, CE4 PEI2 35%

TRU3, TRU4, TRU5,CT2, CT3

RA1-RA6 CE1-CE5 LAB 30%

TRU2, TRU3 Asistencia al 75%de clases

En consecuencia, con los criterios de evaluación de la asignatura, el alumno superará la evaluacióncontinua al demostrar un nivel apropiado en la adquisición de los resultados de aprendizaje teórico-prácticos y experimentales. Para ello, el alumno deberá cumplir las siguientes condiciones:

1. Asistir a más del 75% de las clases presenciales. De no ser así se entenderá que no se superala evaluación continua.

2. Haber realizado las pruebas de evaluación (PEI1, PEI2), demostrando en ellas la adquisición delos resultados de aprendizaje de la asignatura.

3. Haber superado el 40% de las competencias en el promedio de todas las pruebas dedicadas alprocesador (temas 1 a 3).

4. Haber superado el 40% de las competencias en el promedio de todas las pruebas dedicadas amemorias (tema 4).

5. Haber superado satisfactoriamente la evaluación de los resultados de aprendizaje relacionadoscon las prácticas de laboratorio. Se entenderá que un alumno adquiere satisfactoriamente losresultados de aprendizaje si: asiste al laboratorio, completa todas las prácticas, supera al menoslas competencias del 75% de ellas y la práctica final y su calificación en las pruebasrelacionadas es igual o superior al 50% de la nota máxima obtenible. Se entiende que si no superael 75% de las prácticas, la práctica final o la calificación promedio es inferior al 50% no se superala evaluación continua.

6. Obtener una calificación final ponderada (CFP) de todas las pruebas de evaluación continua igualo superior a 5 sobre 10, esto es CFP≥5, siendo:

CFP=0.35*PEI1+0.35*PEI2+0.30*LAB (PEI1, PEI2 y LAB calificados entre 0 y 10 puntos)

Nota: En caso de que la CFP fuera igual o superior a 5 puntos sobre 10, pero no se hubiera cumplidoalgunas de las condiciones indicadas anteriormente (1~6), el alumno será calificado con 4.5 puntos

8

sobre 10.

El alumno que no supere el 40% de los resultados de aprendizaje relacionados con las pruebas deevaluación intermedia tendrá la opción de realizar una prueba de recuperación de (PEI1) quedenominaremos PEI1R, y/o una de recuperación de (PEI2) que denominaremos (PEI2R), quesustituirían a las calificaciones obtenidas con anterioridad.

Se considera que un alumno ha participado en el proceso de evaluación continua, y por tanto tendrácalificación en la convocatoria ordinaria, si: asiste a más del 75% de las clases presenciales, entregatodos los ejercicios teórico-prácticos y realiza las dos pruebas de evaluación (PEI1, PEI2).

El alumno dentro del modelo de evaluación continua que no cumpla una o más de las condiciones delpárrafo anterior será calificado como “No Presentado” en la convocatoria ordinaria.

En la convocatoria ordinaria–evaluación final la relación entre las competencias, resultados delaprendizaje, criterios e instrumentos de evaluación, es la siguiente.

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

CT1, CT9, TR2, TR3, TRU1,TRU2, TRU3, TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 PEF 70%

CT2, CT3, TR3, TRU2, TRU3,TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 PL 30%

Para superar la asignatura por este modelo, el alumno deberá obtener al menos un 5 sobre 10 en cadauna de las dos pruebas anteriores.

Convocatoria extraordinaria

El estudiante será evaluado según el siguiente criterio de calificación:

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

CT1, CT9, TR2, TR3, TRU1,TRU2, TRU3, TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 PEF 70%

CT2, CT3, TR3, TRU2, TRU3,TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 PL 30%

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1. Bibliografía básica

Documentación explícitamente preparada por el profesorado para la asignatura, que seráproporcionada a los alumnos de manera directa, o con su publicación en la web de la asignatura.The Definitive Guide to ARM® Cortex®-M3 and Cortex®-M4 Processors. 3rd Edition. Joseph Yiu.Paperback ISBN: 9780124080829. eBook ISBN: 9780124079182. 2013.Embedded Systems with ARM Cortex-M Microcontrollers in Assembly Language and C. ThirdEdition. Yifeng Zhu. ISBN-13: 978-0-9826926-6-0. E-Man Press LLC. July 2017.Fundamentos de sistemas digitales. 11 edición. Thomas L. Floyd. Editorial Pearson. 2016.Capítulo 11.

9

UM10360. LPC176x/5x User manual. Rev. 4.1. NXP. 19 December 2016. Páginas web sobre la temática de la asignatura que serán previamente seleccionadas por elprofesorado.

6.2. Bibliografía complementaria

Sistemas Digitales basados en microprocesador. MC68000. José Luis Lázaro y otros. Servicio depublicaciones de la Universidad de Alcalá. 2000.Sistemas de Procesamiento Digital. ZULOAGA IZAGUIRRE, Aitzol ; ASTARLOA CUELLAR,Armando. ISBN 978-84-92453-03-0. Editorial Delta. 2008.Microcontroller programming and interfacing: texas Instruments MSP430. Steven F. Barrett, DanielJ. Pack. ISBN 978-1-60845-713-7. Editorial Morgan&Claypool publishers. 2011.Fundamentos de sistemas digitales. 11 edición. Thomas L. Floyd. Editorial Pearson. 2016.

10

TEACHING GUIDE

Digital Electronic Systems

Degree inTelecommunication Technologies Engineering (GITT)

Telecommunication Systems Engineering (GIST)Telematics Engineering (GIT)

Electronic Communications Engineering (GIEC)

Universidad de Alcalá

Academic Year 2019/2020

3rd Year - 1st Semester (GITT+GIST+GIT+GIEC)

TEACHING GUIDE

Course Name: Digital Electronic Systems

Code: 350014 (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Degree in:

Telecommunication Technologies Engineering (GITT)

Telecommunication Systems Engineering (GIST)

Telematics Engineering (GIT)

Electronic Communications Engineering (GIEC)

Department and area:Electrónica

Electronic Technology

Type: Compulsory (GITT+GIST+GIT+GIEC)

ECTS Credits: 6

Year and semester: 3rd Year - 1st Semester (GITT+GIST+GIT+GIEC)

Teachers:

See website:https://www.uah.es/es/estudios/estudios-oficiales/grados/asignatura/index.html?codAsig=350014

Tutoring schedule: See website

Language: English

2

1. COURSE SUMMARY

Digital Electronic Systems aims to introduce students to the design of digital systems that are based ona microprocessor. This module is essentially concerned with the study of microprocessors,semiconductor memories, input/output systems and their associated circuits for the construction of built-in systems. It therefore draws on the study of digital electronics with the introduction of programmablesystems and data storage systems. The module covers topics related to both hardware (use ofperipheral, timers, interruptions, etc.) and software (organisation of memory, addressing modes,peripheral mapping, etc.).

In order to benefit the students fully from this module, they must possess prior knowledge acquired fromthe Digital Electronics module, which ran in the second semester of the second year, as the basicconcepts of that module also apply to Digital Electronic Systems module.

2. SKILLS

Basic, Generic and Cross Curricular Skills.

This course contributes to acquire the following generic skills, which are defined in the Section 3 of theAnnex to the Orden CIN/352/2009:

en_TR2 - Knowledge of basic subjects and technologies that enables to learn new methods andtechnologies, as well as to provide versatility that allows adaptation to new situations.

en_TR3 - Aptitude to solve problems with initiative, decision making, creativity, and tocommunicate and to transmit knowledge, skills and workmanship, comprising the ethical andprofessional responsibility of the activity of the Technical Engineer of Telecommunication.

en_TRU1 - Capacity of analysis and synthesis.

en_TRU2 - Oral and written competencies.

en_TRU3 - Ability to manage information.

en_TRU4 - Autonomous learning skills.

en_TRU5 - Team work.

Professional Skills

This course contributes to acquire the following professional skills, which are defined in the Section 5 ofthe Annex to the Orden CIN/352/2009:

en_CT1 - Skills for autonomous learning of new concepts and techniques suitable for theconception, development or commissioning of telecommunication systems and services.

en_CT2 - Ability to use telecommunications and computing aplications (ofimatics, data bases,advanced calculus, project management, visualization, etc) in order to support the exploration anddevelopment of nets, services and aplications of telecomunications and electronic.

en_CT3 - Ability to use computer tools to search bibliographic resources or information relating totelecommunications and electronics.

en_CT9 - Ability to analyze and design combinational and sequential circuits, synchronous andasynchronous, and (partially) use of microprocessors and integrated circuits.

3

Learning Outcomes

RA1: Knowledge of the foundations and applications of digital electronics and microprocessors.

RA2: Knowledge of the basic elements of a digital electronic system based on a microprocessor.

RA3: Knowledge of data storage elements, particularly of semiconductor memories and select themost suitable ones to make applications with them.

RA4: Knowledge about how microprocessors and microcontrollers function and apply it in thedesign and development of digital electronic systems based on them.

RA5: Knowledge about how the different external elements function and are connected.

RA6: Capacity to design digital electronic systems.

3. CONTENTS

Sections of content Total number of hours

Topic 0: Module introductionPresentation of the Module’s Guide content. Explanation of the methodologyof work, timings and assessment.

1 hours

Topic 1: Programmable digital electronic systems Introduction to the concept of built-in Systems, and their generalcharacteristics. Design bases of digital systems and how microprocessorsfunction as a nucleus of these. Brief revision of the history ofmicroprocessors. Types of digital system development tools. Internalarchitecture of a microprocessor, programmer’s model, instructions andaddressing modes, elements of a microprocessor-based system, memoryand input/output systems.

8 hours

Topic 2: The microprocessor: architecture and programming model. Introduction to the Cortex-M3: study of the generalities of the ARM, theARM Cortex-M3 processor. Description of the Cortex-M3 architecture:detailed block diagram, typical connections, buses and interfaces. Study ofits programming model and registers: low, high and special registers.Operating modes and data types. Description and generalities of theinstruction set: data movement, unconditional jumps, and conditional jumps.Subroutines. Study of the Stack. Ports (general theory and ARM).

12 hours

Topic 3: The microprocessor: Exception system. Interrupts and exceptions (general theory). Study of the exceptions in theCortex-M3: types, priority, vector tables. Description of the NVIC module:basic configuration, the reset and auto-reset, reset types. Softwareinterrupts. Timers and counters (general theory). The SYSTICK timer, examples.Analysis of an interrupt: input and output sequences, nested interrupts,latency. Other features: power management module, multiprocessorcommunication.

15 hours

4

Topic 4: Memory management. Classification and structure of memories. Memory access chronograms.Description and implementation of memory expansion: size and number,examples. Memory maps: concept, functional and physical maps, baseaddress. Design of a memory map: address decoding and selection logic;alternative procedures; examples of memory map designs. Memorymanagement: bank switching; connection to the busses of the differentmemory banks. Data arrangement in a memory: Big and Little Endianmodels; aligned and non-aligned data. Timing of an external systemconnected to a uP. Input/output digital systems, digital interfaces (generaltheory and other peripherals in this microprocessor). Studying the memory map of a sample board. Data arrangement. EMCmodule. MPU module.

12 hours

Final practice 8 hours

4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES.FORMATIVE ACTIVITIES.

4.1. Credits Distribution

Number of on-site hours:58 hours (56 hours on-site +2exams hours)

Number of hours of student work: 92

Total hours 150

4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources

In the teaching and learning process the following training activities will be undertaken:

Theoretical Classes and example solving.Practical Classes: laboratory and exercise solving.Tutorials: individual and/or in groups.

The following complementary resources, among others, will also be available for use:

System for collecting quick answers to questionnaires using mobile devices to: control attendance,increase student participation, have immediate feedback with students, increase their attention,perform evaluation, etc. It can be used in both theoretical and practical classes.Individual or group tasks: after completing a project, students can present it publically in front of therest of their classmates in order to stimulate debate.Attendance at conferences, reunions or scientific discussions which are related to the modulecontent.

Along the subject, both theoretical and practical activities and tasks will be proposed to the students.Different practical tasks will be undertaken at the same time as theoretical concepts are taught, so thatstudents can experiment both individually and in groups, thus consolidating their knowledge of theconcepts they have learnt.

5

In order to complete these practical tasks, the students will have access to an area in the laboratory withcertain basic equipment (oscilloscopes, power supplies, signal generators, etc), the necessary hardwaresystem as well as a computer with the required design and simulation software.

In the course of the module, the students must make use of different bibliographic resources, so thatthey familiarise with the type of documentation that they will use professionally in their future.

5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria

Preferably, students will be offered a continuous assessment model that has characteristics of formativeassessment in a way that serves as feedback in the teaching-learning process.

5.1. PROCEDURES

The evaluation must be inspired by the criteria of continuous evaluation (Regulations for the Regulationof Teaching Learning Processes, NRPEA, art 3). However, in compliance with the regulations of theUniversity of Alcalá, an alternative process of final evaluation is made available to the student inaccordance with the Regulations for the Evaluation of Apprenticeships (approved by the GoverningCouncil on March 24, 2011 and modified in the Board of Directors). Government of May 5, 2016) asindicated in Article 10, students will have a period of fifteen days from the start of the course to requestin writing to the Director of the Polytechnic School their intention to take the non-continuous evaluationmodel adducing the reasons that they deem convenient. The evaluation of the learning process of allstudents who do not apply for it or are denied it will be done, by default, according to the continuousassessment model. The student has two calls to pass the subject, one ordinary and one extraordinary.

Ordinary call

The assessment in the ordinary call should be based on continuous assessment criteria, consistent withthe acquisition of the skills specified in the subject.

a. Continuous assessment model: consists of passing the laboratory practices, completion andpassing their deliveries and passing the two Partial Evaluation Tests (PET1 and PET2) and theFinal Test (FT). All of the above includes activities based on quick answers system using mobiledevices. The Lab practices and deliveries of the course will take place throughout the semester.

b. Final assessment model: It will consist of conducting successful completion of a theoretical andpractical final exam.

Extraordinary call

If the student chose the final assessment model, the assesment will be based on a theoretical andpractical exam.

5.2. EVALUATION

EVALUATION CRITERIA

These criteria must address the extent to which learning outcomes for the student have been fulfilled.

CE1: The student shows ability and initiative in solving practical problems related to the design ofdigital systems.

CE2: The student can make a complete digital system design, based on the definition ofrequirements and meeting certain criteria.

CE3: The student can analyze digital systems based on processors and memories, and determine

6

their characteristics.

CE4: The student has acquired knowledge of programmable digital systems, their structures andcomposition as well as their design features.

CE5: The student is able to design projects of digital electronic systems, consisting of both softwareand hardware parts.

GRADING TOOLS

There are different tests and exercises in order to assess these assessment criteria. These aredescribed below, along with the corresponding assessment criteria.

1. Attendance at 75% of the classes at least.2. Two Partial Evaluation Tests (PET1 and PET2) consisting of various questions and/or

problems, about analysis and/or synthesis, referred to specific aspects of the syllabus. They cancover a portion of the lectures, exercises and laboratory.

3. Recovery tests for the PET1 and PET2 evaluation tests (PET1R and PET2R), which shouldreplace the previous ones if they are taken by the student.

4. Final assessment test (FAT), consisting of several questions and/or problems covering all thecontents of the syllabus of the subject.

5. Laboratory practices (LP) + Final practice, mandatory attendance. The practices cover theknowledge acquired in the practical part of the course.

6. Laboratory test (LT), which will cover the knowledge acquired in the practical part of the course.

GRADING CRITERIA

A table for each assessment model is included below. Each table shows the relationship between thedifferent instruments, assessment criteria and the percentage of the grading assigned to each part.

Ordinary call, Continuous assessment model

Skill Learning OutcomesEvaluationcriteria

Grading ToolContribution tothe final mark

TR2, TR3,TRU1, CT1,CT9

RA1-RA5 CE2, CE3 PET1 35%

TR3, TRU1,CT1, CT9

RA1, RA3, RA5 CE1, CE4 PET2 35%

TRU3, TRU4,TRU5, CT2, CT3

RA1-RA6 CE1-CE5 LP 30%

TRU2, TRU3 Attendance at 75% ofthe classes

As a result, the module assessment criteria states that, to pass the continuous assessment, students willneed to prove that the theoretical, practical and experimental competencies they have acquired are ofan appropriate level. The following conditions must thus be fulfilled:

1. At least 75% of class attendance. Otherwise, it will be understood that continuous assessment isnot passed.

2. Completion of the assessment tests (PET1, PET2), proving the acquisition of skills covered by thecourse.

3. Pass 40% of the skills on average of all the tests devoted to the microprocessor topics (units 1through 3).

4. Pass 40% of the skills in the average of all the tests devoted to the memory management topics

7

(unit 4).5. Satisfactory performance in the assessment of competencies which are related to laboratory

practices. A student is considered to have acquired a satisfactory knowledge of thesecompetencies if all the following conditions are fulfilled: 1) they attend the laboratory, 2) completeall the practices, 3) acquire the skills in at least 75% of the practices as well as in the final practiceand 4) their grade in the related tests is equal to or higher than 50% of the maximum mark.

6. The final weighted score (NN) of all continuous assessment tests equal to or greater than 5 out of10, ie NN≥5, where:

o NN = 0.35 * PEI1 + 0.35 * PEI2 + 0.30 * LAB

(PEI1, PEI2 and LAB rated between 0 and 10 points)

Note: If NN is equal to or greater than 5 points out of 10, but some of the above conditions (1 ~6) have not been met, the student will be scored with 4.5 points out of 10.

The student who does not exceed 40% of the learning outcomes related to the partial evaluation testshave the option to take an extra test for (PET1+ETP) so called (PET1R) and/or for (PET2+ETP) (PET2R), which should replace the grades previously obtained.

Students are considered to be engaged in the process of continuous evaluation, and therefore will bescored in the ordinary call, if they: 1) attend more than 75% of classes, 2) deliver all the theoretical andpractical exercises and 3) take both evaluation tests (PET1, PET2).

Students within the continuous assessment model that does not meet one or more of the aboveconditions will be described as "Absent Fail" in the ordinary call.

Ordinary call, Final assessment model

SkillLearningOutcomes

Evaluationcriteria

GradingTool

Contribution to thefinal mark

CT1, CT9, TR2, TR3, TRU1, TRU2,TRU3, TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 FAT 70%

CT2, CT3, TR3, TRU2, TRU3, TRU4 RA1-RA6 CE1-CE5 LP 30%

To pass the course according to this model, the student must obtain at least 5 points out of 10 in each ofthe two previous tests.

Extraordinary call

In the case of the extraordinary call, the same percentages that have been established in the case of theevaluation by means of a final exam will be maintained, giving the option of making the PL ormaintaining the mark obtained in the EL (continuous evaluation) or in the PEF (final evaluation),according to the student's decision. In any case, the PL will be made by those students who have notdone it in the final exam option in the ordinary call.

SkillLearningOutcomes

Evaluationcriteria

GradingTool

Contribution to thefinal mark

CT1, CT9, TR2, TR3, TRU1, TRU2,TRU3, TRU4

RA1-RA6 CE1-CE5 FAT 70%

CT2, CT3, TR3, TRU2, TRU3, TRU4 RA1-RA6 CE1-CE5 LP 30%

6. BIBLIOGRAPHY

8

6.1. Basic Bibliography

The Definitive Guide to ARM® Cortex®-M3 and Cortex®-M4 Processors. 3rd Edition. Joseph Yiu.Paperback ISBN: 9780124080829. eBook ISBN: 9780124079182. 2013.Embedded Systems with ARM Cortex-M Microcontrollers in Assembly Language and C. ThirdEdition. Yifeng Zhu. ISBN-13: 978-0-9826926-6-0. E-Man Press LLC. July 2017.Fundamentos de sistemas digitales. 11 edición. Thomas L. Floyd. Editorial Pearson. 2016.Capítulo 11.UM10360. LPC176x/5x User manual. Rev. 4.1. NXP. 19 December 2016.Webpages related to the module’s subject matter which will be selected in advance by the teachingstaff.

6.2. Additional Bibliography

Sistemas Digitales basados en microprocesador. MC68000. José Luis Lázaro y otros. Servicio depublicaciones de la Universidad de Alcalá. 2000.Sistemas de Procesamiento Digital. ZULOAGA IZAGUIRRE, Aitzol ; ASTARLOA CUELLAR,Armando. ISBN 978-84-92453-03-0. Editorial Delta. 2008.Microcontroller programming and interfacing: texas Instruments MSP430. Steven F. Barrett, DanielJ. Pack. ISBN 978-1-60845-713-7. Editorial Morgan&Claypool publishers. 2011.Fundamentos de sistemas digitales. 11 edición. Thomas L. Floyd. Editorial Pearson. 2016.

9