Detail předmětu
Digital circuits and microprocessors
FEKT-CDOMAk. rok: 2011/2012
Číselné a kódové soustavy pro digitální obvody. Logické funkce a jejich realizace, minimalizace. Přehled digitálních obvodů v různých technologiích. Zásady použití a návrhu, CAD, simulace. Digitální paměti. Programovatelná logická pole. Převodníky pro propojení číslicových a analogových obvodů. Úvod do mikroprocesorové techniky. Zobrazení informace v počítači. Struktura a činnost vybraného mikroprocesoru. Instrukční soubor mikroprocesoru ve vazbě na jeho technické vybavení. Vnitřní a vnější paměti, vstupní a výstupní bloky, programovatelné periferní obvody, připojování V/V zařízení. Programování mikroprocesorových systémů, jazyk symbolických instrukcí, systém přerušení. Vývojové prostředky.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
2. Kombinační logické funkce
3. Realizace kombinačních logických funkcí
4. Druhy digitálních integrovaných obvodů
5. Zásady navrhování digitálních obvodů a systémů
6. Tvarování, generování a zpožďování impulsů
7. Generátory pravoúhlých kmitů a pulsů
8. Kmitočtové systezátory a ústředny, časové základny
9. Zpracování a zviditelnění vícebitových digitálních signálů
10. Systémy pro digitální zpracování analogových signálů
11. Programovatelné logické obvody a jazyk VHDL
12. Mikrokontroléry
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
VRBA, R., SKOČDOPOLE, M., MIKEL, B.: Digitální obvody a mikroprocesory - laboratorní cvičení. Elektronické skriptum, 1. vyd., FEKT VUT, Brno 2003, s. 60, ISBN MEL104
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Schematické značky digitálních obvodů, normalizace. Digitální integrované obvody TTL, STTL, LSTTL, ALS, IIL, CMOS, HCMOS, HCT. Základní parametry, aplikační příklady a zásady pro použití.
Standardní obvody číslicových systémů. Analýza a syntéza kombinačních logických obvodů. Hazardní stavy v kombinačních obvodech. Sekvenční logické obvody, popis chování. Asynchronní a synchronní bistabilní klopné obvody. Monostabilní klopné obvody, časovače. Astabilní klopné obvody. Generátory pravoúhlých kmitů, pulsů a impulsů. Použití obvodů 74121, 74123, 555. Analýza a syntéza sekvenčních logických obvodů.
Oscilátory řízené krystalem. Obvody pro tvarování impulsů, prodlužování a zkracování impulsů. Zásady pro připojování vstupů logických obvodů. Nestandardní provoz, vazba logických obvodů na mechanické kontakty. Zásady pro připojování výstupů logických obvodů. Buzení výkonových zátěží.
Spoje a sběrnice pro přenos logických signálů. Zásady návrhu jednotek s logickými obvody, konstrukce a oživování. Vybrané číslicové subsystémy. Přednastavitelné a programovatelné čítače a děliče kmitočtu. Registry. Časové základny a kmitočtové ústředny. Obvody pro aritmetické operace, sčítání a odčítání čísel.
Převodníky kódu mezi dvěma kódovými soustavami. Paměti RAM, ROM, FLASH, jejich parametry a použití. Zobrazování znaků, zobrazovací jednotky, displeje. Statický a dynamický provoz displeje. Programovatelné logické součástky, základní typy programovatelných logických polí. Zásady použití PLA, jejich programování,příklady použití.
Systémy pro digitální zpracování analogových signálů. Vzorkování a rekonstrukce signálů. Vzájemný převod analogových a digitálních signálů.
Von Neumannova a Harvardská koncepce počítače. Výměna informace uvnitř ČP a mezi ČP a okolím. Řídicí signály pro programem řízenou výměnu informace, asynchronní řídicí signály. Přerušovací systém. Technické a ekonomické důvody vzniku mikroprocesoru. Délka slova. Vnitřní architektura, základní funkční bloky, sběrnice.
Zobrazení čísel v pevné a pohyblivé řádové čárce, vlastnosti a formáty zobrazení. Zobrazení instrukce, kód instrukce, možné odkazy na operand. Jedno a víceadresové počítače, slabikově orientované počítače, pevná a proměnná délka instrukce. Přímá a nepřímá adresace, využití registrů, indexregistry, stránkování operační paměti.
Struktura mikroprocesorů, registry, synchronizační signály pro komunikaci mikroprocesoru s okolím. Časování, takt, strojový cyklus, instrukční cyklus. Typy strojových cyklů, časování průběhu strojového cyklu, popis průběhu strojového cyklu stavovým diagramem. Vliv asynchronních vnějších signálů na průběh strojového cyklu (READY, HOLD, INT). Programátorské schéma mikroprocesoru, základní programově přístupné registry, možnosti jeho komunikace s okolím. Charakteristika souboru instrukcí, typy instrukcí, formáty uložení instrukcí, způsoby určování operandů.
Přerušovací systém, princip činnosti, základní pojmy. Zpracování a určení přerušení, maskování přerušení.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Realizace čítače zadané posloupnosti.
Vstupní a výstupní charakteristiky hradel TTL a CMOS.
Bistabilní, monostabilní a bistabilní klopné obvody. Časovač 555.
Program v jazyce symbolických adres M68HC12 pro součet a rozdíl dvou 16-ti a 32-ti bitových čísel. Program v jazyce symbolických adres M68HC12 pro násobení dvou 16-ti bitových čísel pomocí posuvů.
Program v jazyce symbolických adres M68HC12 pro násobení dvou 16-ti bitových čísel pomocí instrukce MUL. Program v jazyce symbolických adres M68HC12, demonstrující použití A/D převodníku.