Detail předmětu

Mikroprocesorové a vestavěné systémy (v angličtině)

FIT-IMPeAk. rok: 2024/2025

Vestavěné systémy, základní pojmy, aplikace. Architektura mikrokontrolérů. Paměťový subsystém. Programovací model, programování ARM jádra mikrokontroléru. Využití zásobníku. Podsystém přerušení a jeho programování. Periferní jednotky na čipu a jejich programování: generátor hodin, časovač, komunikační rozhraní UART, IIC a SPI, analogový a číslicový vstup a výstup, obvod reálného času RTC. Specifika programování vestavěných systémů v jazyce C.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Znalost struktury základní procesorové jednotky (CPU) a souvisejících počítačových obvodů, základů elektroniky a techniky programování počítačů na strojové urovni. Základní znalosti programování v jazyce C.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

  • 4 laboratorní úlohy s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 16 bodů),
  • půlsemestrální písemný test (až 15 bodů),
  • projekt s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 14 bodů).
  • Každá aktivita musí být dokončena v předem daném termínu; pozdní dokončení je hodnoceno 0 body.

  • Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, laboratoří a postup prací na projektu.
  • Schopnosti studentů jsou ověřovány pomocí krátkých technických zpáv, půlsemestrálního testu, projektu a závěrečné zkoušky. Pro složení závěrečné zkoušky je z ní nutné získat alespoň 15 bodů; jinak bude závěrečná zkouška hodnocena 0 body.
  • Případné nahrazování zameškané výuky způsobené překážkou ve studiu bude realizováno dle povahy překážky a jí dotčené výuky, např. vypsáním náhradního termínu či zadáním samostatného (domácího) úkolu. Způsob řešení jiného druhu nepřítomnosti zde není upraven, tj. není vyloučen ani garantován.

Učební cíle

Seznámit studenty s realizací vestavěných systémů mikrokontrolérem a 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 zásady a techniky programování vestavěných systémů ve vyšším programovacím jazyce C.
  • 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 jazyce C.
  • Pochopení specifik návrhu vestavěných systémů s využitím mikrokontrolérů a technik ladění aplikací.

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

Cortex-M0+ Devices Generic Users Guide, dostupné on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0662b/index.html
J.W. Valvano, Embedded Systems: Real Time Interfacing to ARM Cortex-M Microcontrollers, ISBN 978-1463590154, 2017.
Přednáškové materiály, materiály z democvičení a HW cvičení.
Studijní materiály publikované firmou Freescale/NXP.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-1H bakalářský

    specializace BCH , 0 ročník, letní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do vestavěných systémů.
  2. Jádro ARM pro mikrokontroléry.
  3. Paměť mikrokontrolérů, přerušení.
  4. Programování v jazyce C.
  5. Komunikační rozhraní.
  6. Programování FITkitu.
  7. Připojení vstupu a výstupu k mikrokontroléru, porty.
  8. Časování, čítače, časovače.
  9. Připojení analogového vstupu a výstupu.
  10. Generování hodin.
  11. Napájení a spotřeba vestavěných systémů.
  12. Praktické aspekty návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry.
  13. Systémy reálného času.

Seminář

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Václav Šimek
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  1. Seznámení s laboratorním kitem, sériová komunikace.
  2. Číslicový vstup/výstup.
  3. Programování časovače, PWM.
  4. Analogový vstup.

Projekt

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Václav Šimek
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Osnova

  1. Individuální projekt v rozsahu 12 hodin.