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

5

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

STALLINGS, W. Operating systems. 2nd ed. Prentice-Hall International, London 1995 (EN)
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)

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