Detail předmětu

Microprocessors and Architectures

FEKT-GPOAAk. rok: 2019/2020

Studenti se seznámí s jádrem ARM Cortex-M a jeho aplikací v mikrokontrolérech rodin STMicroelectronics STM32 a NXP Kinetis. Na vývojových deskách s těmito mikrokontroléry (STM32F4DISCOVERY, 32F429IDISCOVERY, FRDM-KL25Z) se naučí tvořit rozsáhlejší projekty, pracovat s RTOS, pokročilými komunikačními rozhraními (Ethernet, USB), tvorbou ovladačů. V rámci samostatného projektu studenti realizují vlastní projekt s vybranou vývojovou deskou.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (1) popsat strukturu jádra ARM Cortex-M, (2) popsat základní bloky mikrokontrolérů STMicroelectronics STM32 a Freescale Kinetis, (3) využívat pro prototypování vývojové desky výrobců mikrokontrolérů, (4) obsluhovat vybrané pokročilé periferie připojené k mikrokontroléru, (5) orientovat se v různých používaných vývojových prostředích pro jádro ARM Cortex-M, (6) vytvářet vlastní softwarové projekty s podporou rozhraní USB a Ethernet.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- popsat základní bloky procesoru a jejich funkci
- orientovat se ve zdrojovém kódu, pracovat v příkazové řádce
- sestavit program v jazyce C, používat ukazatele, předávání parametrů funkcím, oddělený překlad
- navrhovat hardware i firmware pro základní periferie (tlačítkové vstupy, multiplexní displeje, grafické displeje, posuvné registry, teplotní čidla apod.)
Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a zkušenosti s programováním 8bitových mikrokontrolérů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky, zahrnují přednášky a cvičení a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Student odevzdává samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Za aktivní práci v počítačových cvičeních lze získat maximálně 45 bodů. Individuální projekt včetně prezentace rozpracované verze je hodnocen až 55 body.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Vývojové desky a nástroje pro ARM Cortex-M.
2. Jádro ARM Cortex-M.
3. Přehled pokročilých funkcí jazyka C.
4. Prostředí EmBitz, Kinetis Design Studio, platforma mbed.org.
5. Kinetis: základy funkce, obsluha tlačítek, LED shield, Xtrinsic senzory, rozhraní Ethernet.
6. STM32: základy funkce, maticová klávesnice, rozhraní USB, gyroskop, audio aplikace.

Cvičení na počítači:
1. KL25Z: základy, obsluha tlačítek, LED shield.
2. KL25Z: úvod k Freedom deskám, CodeWarrior, senzory NXP).
3. KL25Z: samostatná práce se senzory NXP).
4. KL25Z+K64F: platforma mbed.org.
5. K64F: rozhraní Ethernet.
6. STM32: základy funkce, maticová klávesnice.
7. STM32: rozhraní USB, využití gyroskopu.
8. STM32: audio aplikace, zvukový vstup a výstup.
9. Prezentace individuálních projektů.
10. STM32: DMA, FreeRTOS.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s jádrem ARM Cortex-M, s mikrokontroléry STMicroelectronics STM32 a Freescale Kinetis, naučit je programovat tyto mikrokontroléry v jazyce C a získat zkušenosti s různými vývojovými prostředími.

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

GANSSLE, J.G. Embedded Systems, World Class Design. Newnes, 2008. (EN)
MARTIN, T. The Insider's Guide To The STM32 ARM Based Microcontroller. Hitex Ltd., UK, 2008. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program TECO-G magisterský navazující

    obor G-TEC , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor G-TEC , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

1. Vývojové desky a nástroje pro ARM Cortex-M.
2. Jádro ARM Cortex-M.
3. Přehled pokročilých funkcí jazyka C.
4. Prostředí CoIDE, CodeWarrior, platforma mbed.org.
5. Kinetis: základy funkce, obsluha tlačítek, LED shield, Xtrinsic senzory, rozhraní Ethernet.
6. STM32: základy funkce, maticová klávesnice, rozhraní USB, gyroskop, audio aplikace.
7. Raspberry Pi: základy práce v embedded Linuxu.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

1. KL25Z: základy, obsluha tlačítek, LED shield.
2. KL25Z: úvod k Freedom deskám, CodeWarrior, senzory (Freescale).
3. KL25Z: samostatná práce se senzory (Freescale).
4. KL25Z+K64F: platforma mbed.org.
5. K64F: rozhraní Ethernet.
6. STM32: základy funkce, maticová klávesnice.
7. STM32: rozhraní USB, využití gyroskopu.
8. STM32: audio aplikace, zvukový vstup a výstup.
9. Prezentace individuálních projektů.
10. Raspberry Pi: základy práce v embedded Linuxu.