Bilgisayar destekli fpga tabanlı sayısal sistemler deney seti tasarımı
Computer supported fpga based digital systems experiment set design
Yazar: CEM DENİZ KUMRAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT ERSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Elektronik deney seti = Electronic experiment set ; Entegre devreler =   ; FPGA = FPGA ; Lojik devre = logic circuit ; Sayısal elektronik = Digital electronic ; Tümleşik devreler = Integrated circuits

Özet:
Eğitim kurumlarında gerçekleştirilen uygulamalı öğretim faaliyetleri için laboratuvar gibi fiziki mekanların oluşturulması gerekmektedir. Bu tür öğretim faaliyetlerine katılan öğrencilerin konuyu daha iyi anlamaları için konu ile ilgili deney ortamlarının oluşturulması konuların anlaşılma seviyesini arttırmaktadır. Bu deney ortamları oluşturulurken uygulama konusuyla ilgili deney setlerinin mevcut olması eğitimin kalitesini artırmada etkili olmaktadır. Günümüzde kullanılan deney setleri gerek içerik olarak yetersiz kalmakta gerekse eğitim kurumlarına maliyetli olmaktadır. 

Bu çalışmada, Sayısal İletişim, Sayısal Elektronik ve Mantıksal Tasarım derslerinin eğitimini veren lise ve üniversite düzeyindeki kurumlarda söz konusu derslerin uygulamalarını tek bir deney seti üzerinde daha etkin ve daha anlaşılabilir bir düzeyde gerçekleştirmek amaçlanmıştır. Geliştirilen deney setinin mantıksal işlemleri FPGA platformu üzerinde gerçekleşmektedir. FPGA'lar sayısal iletişim, mantıksal devreler, kombinasyonel devrelerin tasarımları ve kontrol devreleri gibi birçok alanda kullanılabilmektedir. Paralel işlem gerçekleştirebilme yeteneğine sahip olduğundan FPGA kartları ile hem yüksek performansta çalışan hem de kararlı sonuçlar üreten sistem tasarımları üretilebilmektedir. Oluşturulan tasarım ile farklı dersler ve konuları içeren uygulamaların, deney elemanlarının veya tümleşik devre tasarımlarının FPGA üzerinde VHDL aracılığıyla tasarımları yapılarak tek bir deney seti üzerinde toplanması sağlanmıştır. 

Gerçekleştirilen çalışma sonucunda, eğitim kurumlarının laboratuvar malzemeleri için ayırmış oldukları mali kaynakları azaltacak ergonomik, taşınabilir, kullanıcı dostu ve eğitmenin öğrenciyi ağ ortamından uzaktan takip edebileceği tümleşik bir deney seti tasarımı oluşturulmuştur.

Abstract:
Physical places such as laboratories should be created for applied teaching activities in educational institutions. In order for the students participating in such teaching activities to understand the subject better, creating experimental environments related to the subject increases the level of understanding of the topics. The existence of experiment sets related to the subject of application while creating these experimental environments is effective in increasing the quality of education. The experiment sets used today are both insufficient in content and costly to educational institutions.

In this study, it is aimed to carry out the applications of these courses in a more effective and more understandable level on a single set of experiments in high school and university level institutions that teach Digital Communication, Digital Electronics and Logical Design courses. The logical operations of the developed experiment set take place on the FPGA platform. FPGAs can be used in many fields such as digital communication, logical circuits, designs of combinational circuits and control circuits.  Since it has the ability to perform parallel operations, system designs that work both at high performance and producing stable results can be produced with FPGA cards. With the created design, applications containing different courses and subjects, experimental elements or integrated circuit designs were designed on FPGA by VHDL and gathered on a single experiment set.

As a result of the work carried out, an integrated experiment set design has been created, which will reduce the financial resources allocated by educational institutions for laboratory materials, ergonomic, portable, user-friendly and the instructor can follow the student remotely from the network environment.