Detail předmětu

Mikroprocesorové a vestavěné systémy

FIT-IMPAk. rok: 2017/2018

Vestavěné systémy, základní pojmy, aplikace. Architektura mikrokontrolérů. Paměťový subsystém. Programovací model, programování v jazyku symbolických instrukcí. Soubor instrukcí a pseudoinstrukcí. Využití zásobníku. Podsystém přerušení a jeho programování. Periferní jednotky na čipu a jejich programování: generátor hodin, časovač, komunikační rozhraní SCI, IIC a SPI, AD převodník, obvod reálného času RTC, USB rozhraní. Specifika programování vestavěných systémů v jazyce C.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

  • Studenti jsou obeznámeni s obecnou strukturou mikrokontrolérů a technikami návrhu vestavěných systémů.
  • Studenti jsou schopni vytvořit a odladit podprogramy a inicializační rutiny pro jednotlivé periferní obvody. Umí používat  základní techniky ladění aplikačních programů vytvořených v asembleru a jazyce C.

Pochopení specifik návrhu vestavěných systémů a technik ladění aplikací.

Prerekvizity

Znalost struktury základní procesorové jednotky (CPU) a techniky programování v jazyce symbolických instrukcí. Základní znalosti programování v jazyce C.

Způsob a kritéria hodnocení

Vypracování projektu s povinným odevzdáním do IS a dosažením minimálního hodnocení 5 bodů.

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    • Úvod do vestavěných systémů.
    • CPU HC08/HCS08. 
    • Podsystém přerušení.
    • Komunikační rozhraní.
    • Časovací obvody.
    • Systémové hodiny, obvod RTC a COP.
    • A/D převodník, displej, klávesnice.
    • Programování I v jazyce C.
    • Programování II v jazyce C.
    • Systémy reálného času.
    • Přehled mikrokontrolérů. 
    • Aplikace mikrokontrolérů ve fuzzy systémech. 

    Osnova laboratorních cvičení:
    • Programování SCI modulu
    • Programování LCD a klávesnice
    • Programování časovače
    • Programování AD převodníku

    Osnova počítačových cvičení:
    • Instrukční sada.
    • Programování v asembleru.
    • Programování periferních zařízení.
    • ICE, BDE.
    • Vývojové prostředky.
    • Podpora návrhu časově kritických aplikací.

    Osnova ostatní - projekty, práce:
    • Povinný individuální nebo týmový projekt v rozsahu 12 hodin.

Učební cíle

Seznámit studenty s architekturami  mikrokontrolérů. Seznámit s činností jejich jednotlivých podsystémů a to zejména: CPU-programovací model, flash paměť, časovač, podsystém přerušení, komunikační rozhraní, AD převodník. Naučit studenty základní sortiment instrukcí a jejich aplikaci při návrhu a ladění programů v  jazyce symbolických instrukcí. Seznámit studenty se  zásadami a technikami programování ve vyšším programovacím jazyce C a s problematikou návrhu vestavěných systémů.

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

Účast na přednáškách a demonstračních cvičeních v tomto předmětu není kontrolována. Kontrolovanou výukou jsou laboratoře a projekt.

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

Přednáškové materiály, materiály z democvičení a HW cvičení.  J.W. Valvano, Embedded Systems: Real Time Interfacing to ARM Cortex-M Microcontrollers, ISBN 978-1463590154, 2017.K60 Sub-Family Reference Manual, dostupné on-line: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/K60P144M100SF2V2RM.pdfARM Cortex-M4 Processor Technical Reference Manual, dostupné on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.100166_0001_00_en/index.html

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 3 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA

Osnova

  • Úvod do vestavěných systémů.
  • CPU HC08/HCS08. 
  • Podsystém přerušení.
  • Komunikační rozhraní.
  • Časovací obvody.
  • Systémové hodiny, obvod RTC a COP.
  • A/D převodník, displej, klávesnice.
  • Programování I v jazyce C.
  • Programování II v jazyce C.
  • Systémy reálného času.
  • Přehled mikrokontrolérů. 
  • Aplikace mikrokontrolérů ve fuzzy systémech. 

Cvičení odborného základu

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA

Osnova

  • Programování SCI modulu
  • Programování LCD a klávesnice
  • Programování časovače
  • Programování AD převodníku

Projekt

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA