Detail předmětu

Mikroprocesorové a vestavěné systémy

FIT-IMPAk. rok: 2018/2019

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.

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 jazyce C.

Pochopení specifik návrhu vestavěných systémů s využitím mikrokontrolérů a technik ladění aplikací.

Prerekvizity

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.

Doporučená nebo povinná literatura



Způsob a kritéria hodnocení

  • laboratorní úlohy s obhajobou 
  • půlsemestrální písemný test

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

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    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.

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

    Osnova počítačových cvičení:
    1. Programování mikrokontroléru.
    2. Laboratorní kit - použití, zapojení, programování.
    3. Kit Minerva - přehled možností a využití.
    4. Vývojové prostředky pro vestavěné systémy s mikrokontroléry.
    5. Ladicí rozhraní mikrokontrolérů.
    6. Návrh časově kritických aplikací.

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

Cíl

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.

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. Laboratorní cvičení se nenahrazuje s výjimkou řádně doložené a uznané překážky ve studiu a po dohodě s vyučujícím v laboratoři.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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.

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova


  • Povinný individuální nebo týmový projekt v rozsahu 12 hodin.