Detail předmětu

Computer Systems and their Applications

FEKT-NPOAAk. rok: 2013/2014

Studenti se seznámí s procesory tipu ARM a procesory od firmy Freescale. Kurz pokračuje tvorbou větších projektů, RTOS, komunikačními rozhraními (Ethernet, sériová linka, USB, CAN), připojování periferií k počítači, ovladače. V rámci samostatného projektu si studenti realizují vlastní převážně sw projekt.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat strukturu procesorů ARM
- navrhnout vlastní funkce běžící v systému reálného času (RTOS)
- navrhnout program pro komunikaci po USB, Ethernetu a sériové lince
- popsat potřebné prostředky na straně PC pro komunikaci z embedded zařízením
- vytvořit vlastní sw projekt

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- popsat základní bloky procesoru a jejich funkci
- sestavit program v jazyce C, používat ukazatele, předávání parametrů funkcím
- sestavit program pro nastavení základních periferií, obsluhu přerušení a obsahující samostatné funkce a jejich volání
- analyzovat jednoduché elektronické obvody s pasivními součástkami a tranzistory a zvolit odpovídající způsob připojení k mikrokontroleru.
Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení. Student odevzdává jeden nebo dva samostatné projekty.

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačová cvičení (40), projekt (20+30).

Osnovy výuky

Jazyk C pro mikrokontroléry, zásady pro tvorbu programů.
Aplikace řízené přerušením, běh více úloh, plánovač, operační systémy reálného času.
Připojování externích zařízení k PC pomocí standardních rozhraní (RS232, USB,CAN). Programová obsluha.
Síťová komunikace. Periferie. Ovládání pomocí WWW rozhraní.
Operační systém Linux pro vestavěné aplikace. Programování v Shellu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s mikroprocesory ARM a Freescale, využitím jazyka C pro jednočipové mikroprocesory, tvorbou větších projektů, technikami programování víceúlohových aplikací, operačními systémy reálného času, komunikačními rozhraními Ethernet (IP), RS-232, USB, CAN, síťovou komunikací mikroprocesorových systémů, připojováním periferních zařízení k počítači, programovou obsluhou, ovladači.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

BUCHANAN, W.: Applied PC, Interfacing, Graphics and Interrupts, Addison-Wesley, 1996. (EN)
LABROSSE, J.: Embedded Systems Building Blocks. CMP Books, 2nd Bk&Cdr edition, 1999 (EN)
STALLINGS, W. Operating systems. 2nd ed. Prentice-Hall International, London 1995 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-BEI , 1 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
    obor MN-EST , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

1.Počítačový systém, charakteristiky společné více platformám. Základy operačních systémů – struktura, jádro, správa paměti, procesy, vlákna, služby.
2.MS Windows – Systémové mechanismy, procesy a podprocesy, správa paměti, I/O systém, souborový systém, uživatelé. Programování aplikací a služeb.
3.Operační systém UNIX. Základní filosofie systému. Organizace souborů a uživatelů. Základní příkazy. Procesy, vstup a výstup. Programování aplikací.
4.Připojování externích zařízení k PC pomocí standardních rozhraní (RS232, USB, Bluetooth). Programová obsluha. Obvodová realizace rozhraní pro mikroprocesorové aplikace.
5.Obsluha nestandardního HW ve vyšších operačních systémech, ovladače.
6.Jazyk C pro jednočipové mikroprocesory. Operační systémy pro vestavěné aplikace. uC/OS-II jako typický představitel třídy. Síťová komunikace. Periferie. Ovládání pomocí WWW rozhraní.
7.Vyšší techniky programování a použití obvodů FPGA, IP jádra, mikroprocesory.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

1.Linux základy: instalace, uživatelé, adresáře, soubory, přístupová práva, procesy, přesměrování vstupu a výstupu. Základní příkazy.
2.Programování C v prostředí Unixu: tvorba jednoduchého programu na síťovou komunikaci.
3.Programování síťové komunikace ve Windows.
4.Programování komunikace PC <-> periferie s rozhraním USB v OS Windows.
5.Ovladač pro měřící kartu.
6.Test I
7.Čtečka čipových karet – programování procesoru 51 v jazyce C.
8.Monitorovací modul: „vestavěná“ část – modul Rabbit Core 2200 s OS uC/OS-II.
9.Monitorovací modul: uživatelská část.
10.Realizace datového testeru na vývojové desce s obvodem FPGA Xilinx Spartan 3, část 1.
11.Realizace datového testeru na vývojové desce s obvodem FPGA Xilinx Spartan 3, část 2.
12., 13. Konzultace k projektům