授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
33973:電子情報工学実験Ⅱ(6T) 2024 秋セメスター 水4-5 理工学部 大倉 俊介、小倉 武、熊木 武志、白畑 正芳、中山 良平、檜作 彰良、藤野 毅、孟 林 2

キャンパス

BKC

授業施設

BKC

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

半導体デバイス、画像・映像処理、RTL設計とFPGAへの実装の３つの実験を通して、集積回路設計、ソフトウェア設計にかかわる、基本的知識を定着させるとともに応用力を養う．
具体的には、以下の３項の実験を行う．
(A) MOSトランジスタとオペアンプの基本特性を、シミュレーションと実験を通じて理解する．
(B) ハードウェア記述言語Verilog-HDLを用いた演算器の設計とFPGAへの実装を通じてHDL設計の基本を理解する.
(C) C言語による画像・映像処理のプログラミングにより、ソフトウェア設計の基本を理解する．

受講生の到達目標

・集積回路設計関連技術の基礎を理解できる．
・集積回路設計，ソフトウェア設計に係わる基礎的実験の立案、実施ができる．
・技術資料としての実験レポートを執筆できる．

事前に履修しておくことが望まれる科目

本実験の前に開講されるすべての科目

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
1

講義「実験概要、機器の扱い方、レポートの書き方」

2

(A) MOSトランジスタのSPICEシミュレーション

- 集積回路を構成するMOSトランジスタ単体の基本特性をシミュレーションにより理解する
- 回路設計に用いるSPICEシミュレータによる基本的なDC解析を行う

3

(A) MOSトランジスタの特性測定実験

- 集積回路を構成するMOSトランジスタの基本特性を測定実験を通じて理解し、シミュレーション結果を実機評価結果の差異を検討する
- 安定化電源、計測電源、波形発生器、オシロスコープ、マルチメータを用いてMOSトランジスタを測定する

4

(A) オペアンプのSPICEシミュレーション

- アナログ集積回路の一例として、オペアンプの基本特性および応用例をシミュレーションにより理解する
- 回路設計に用いるSPICEシミュレータによる基本的な過渡解析を行う

5

(A) オペアンプの特性測定実験

- アナログ集積回路の一例として、オペアンプの基本特性を測定実験を通じて理解し、シミュレーション結果を実機評価結果の差異を検討する
- ブレッドボード上にオペアンプ用いた機能回路を実装する
- 安定化電源、波形発生器、オシロスコープ、マルチメータを用いてオペアンプ回路を測定する

6

(B) ハーフアダーとフルアダーの設計，及び動作検証

- 4ビットバイナリアップカウンタを例題に，設計環境と論理シミュレーションの方法を理解する．
- ハーフアダーとフルアダーを設計し，論理シミュレーションで動作を検証する．

7

(B) 4ビット加算器の設計，及び動作検証

- 4ビット2進加算器を設計し，論理シミュレーションで動作を検証する．
- 4ビットBCD加算器を設計し，論理シミュレーションで動作を検証する．

8

(B) 1桁加減算器の設計，及び動作検証

- 1桁数値の加減算回路を設計し，論理シミュレーションで動作を検証する．

9

(B) 1桁加減算器のFPGA実装，発展課題

- 1桁数値の加減算回路をFPGAに実装して，実機で動作を検証する．
- 発展課題に取り組む．

10

(C)実験環境の説明、RGB-YUV変換、画像のフィルタリング

・画像を構成する色要素を実験により視覚的に理解
・色要素の構成を変えると画像がどのように変化するか理解
・フィルタリング処理を実験を通して視覚的に理解
・フィルタ係数を変えると画像がどのように変化するか理解

11

(C)動画差分処理（映像処理）

・動画像はどのように処理されているか実験により理解
・動きの大きい箇所を示す方法を理解

12

(C)画像の圧縮

・高圧縮に向いた「ベクトル符号化方式」について理解
・データ量削減に伴って画像が劣化することを視覚的に理解

13

(C)電子透かし

・コンテンツ保護の1つである電子透かしを視覚的に理解
・埋め込み画像の埋め込み強度に伴い画像が変化することを理解

14

レポート指導または口頭諮問/再実験

15

レポート最終提出・指導

授業実施形態

 対面で実施

授業外学習の指示

授業開始後，すぐに実験に取り掛かれるよう，あらかじめテキストを読んでおくこと．

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

3種類の実験でそれぞれ提出が義務付けられているレポート，および実験への取り組み方により成績評価を行う．すべてのレポートが提出されない場合，不合格とする．

成績評価方法(備考)

- 実験レポートの提出方法は各テーマごとに指示する．
- 実験に出席できない場合，担当教員に事前連絡すること．
- 本実験は12回中8回以上（ただし各テーマごと4回中2回以上）の出席を必須とする．
- 遅刻（途中退席）2回で欠席1回とみなす．
- 出席要件を満たさない場合には不合格とする．

受講および研究に関するアドバイス

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

参考書

参考書(使用頻度、その他補足)

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

学生との直接対話,その他(教員より別途指示）

備考

実験は全15回開催し，１回目は実験ガイダンス，本実験日は12回（各テーマ４回ずつ），残りの２回はレポート提出の指導時間および再実験時間とする．実験の順序は班単位で入れ替わるので，必ずしも上記順序で実施されるとは限らない．
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URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/