Detail předmětu
Návrh vestavěných systémů
FIT-NAVAk. rok: 2019/2020
Jednotlivá témata přednášek jsou zaměřena na dílčí problémy, které musí návrhář řešit při návrhu komponent vestavěných systémů. Studenti budou seznámeni s metodami využívanými při návrhu vestavěných systémů a možnostmi využití postupů, s nimiž se seznámili v předmětech zaměřených na technické vybavení počítačů. Laboratorní cvičení budou zaměřena na prezentaci těchto principů při návrhu vestavěných systémů v prostředí návrhového systému.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- Studenti se seznámí s principy návrhu číslicových systémů se složitým sekvenčním chováním respektující podmínky prostředí, do něhož bude aplikace nasazena.
- Seznámí se se současnými nástroji pro podporu práce návrháře.
- Naučí se rozhodovat mezi možnými způsoby realizace, tzn. rozdělit implementaci mezi obvodové a programové prostředky.
- Naučí se navrhovat samostatně pracující počítačové systémy nasazené do reálného prostředí a účelově komunikující s uživatelem, příp. dalšími nadřazenými systémy.
- Student se naučí systematickému postupu návrhu inženýrského díla samostatně i v týmu.
- Student se naučí odborné terminologii v českém i anglickém jazyce.
Prerekvizity
- Znalost programování v asembleru a v jazyce C, základy VHDL.
- Znalost principů elektronických obvodů a počítačových architektur.
Způsob a kritéria hodnocení
- Laboratorních cvičení - 8 bodů.
- Hodnocený projekt s obhajobou - 17 bodů.
- Půlsemestrální písemná práce - 15 bodů.
- Závěrečná zkouška - 60 bodů.
Učební cíle
Prerekvizity a korekvizity
- doporučená prerekvizita
Hardware/Software Codesign
Doporučená literatura
Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.
Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MBI , 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
obor MSK , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
obor MMM , 0 ročník, letní semestr, volitelný
obor MBS , 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
obor MPV , 2 ročník, letní semestr, povinný
obor MIS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
obor MIN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
obor MGM , 0 ročník, letní semestr, volitelný - Program MITAI magisterský navazující
specializace NCPS , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NADE , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NBIO , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSEN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVIZ , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NGRI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISD , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSEC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NHPC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NNET , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAL , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVER , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NIDE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSPE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAT , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISY , 0 ročník, letní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Vestavný počítačový systém, postupy návrhu, specifikace, požadavky na vestavný systém.
- Výběr vhodné platformy pro implementaci, volba vhodného mikrokontroléru. Kdy je a kdy není vhodné použít mikrokontrolér. Jiné možnosti realizace vestavného systému. Hardwarové a softwarové řešení funkcí vestavného systému.
- Číslicové vstupy, snímání binární informace, číslicové výstupy, ovládání dvoustavových akčních členů, rozšiřování číslicových vstupů a výstupů, posílení číslicového výstupu pro ovládání dvoustavových akčních členů.
- Typické moduly na čipu současných mikrokontrolérů a jejich využití v návrhu vestavného systému k efektivní podpoře činnosti jádra (host z NXP).
- Návrh plošných spojů pro realizaci vestavného systému. Možnosti a využití návrhového systému, typické struktury, jejich parametry a efektivní využití, postup návrhu od schématu až po výrobní podklady.
- Analogový vstup a výstup, převodníky, komparátory, ovládání analogových akčních členů. Připojování senzorů k vestavnému systému, moderní typy senzorů a jejich rozhraní.
- Základy návrhu ASIC, prostředky, možnosti, základní pojmy a postup návrhu (host z UMEL FEKT).
- Půlsemestrální test.
- Napájení a spotřeba vestavěného systému. Principy a techniky úspory energie u mobilních a nositelných vestavných systémů.
- Systémový návrh vysoce integrovaných vestavných systémů, návrh systému na čipu (host z ASICentrum).
- Ovládání vestavného systému člověkem, klávesnice, zobrazení stavu a jiné informace, displeje LED a LCD znakové i grafické a jejich ovládání.
- Komunikace v rámci víceprocesorového vestavěného systému, komunikace s vnějšími systémy, sériová synchronní a asynchronní, paralelní, používané protokoly, sítě. Bezdrátová komunikace.
- Typická architektura software vestavěného systému. Programové konstrukce užívané při programování vestavných systémů, styly a techniky programování vestavných systémů. Ladění a diagnostika vestavěných systémů.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
- Minimální vestavěný počítačový systém s mikrokontrolérem.
- Praktické rozšíření počtu výstupů mikrokontroléru.
- Komunikace mikrokontroléru s periferií, senzorem.
- Ovládání zátěže push-pull driverem a H-můstkem.
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
- Základní návrh malého vestavěného systému.