Detail předmětu

Mikroprocesorové a vestavěné systémy

FIT-IMPAk. rok: 2019/2020

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 úrovni. Základní znalosti programování v jazyce C.

Doporučená nebo povinná literatura

Materials for lectures, labs and exercises. (EN)
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.pdf
ARM Cortex-M4 Processor Technical Reference Manual, available on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.100166_0001_00_en/index.html
Materials at the NPX website. (EN)
KL05 Sub-Family Reference Manual, dostupné on-line: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/KL05P48M48SF1RM.pdf (EN)
Cortex-M0+ Devices Generic Users Guide, available on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0662b/index.html
Predko, M.: "Handbook of Microcontrollers", McGraw-Hill, ISBN 0079137164, 1998.
J.W.Valvano, Embedded Systems: Introduction to ARM Cortex-M Microcontrollers, Volume 1, ISBN 978-1477508992. (EN)

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

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

  • 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.

eLearning