Detail předmětu

Mikrokontroléry pro pokročilé aplikace

FEKT-LMIAAk. rok: 2019/2020

Studenti se seznámí s pokročilými vlastnostmi jazyka C, s jeho využitím při programování mikrokontrolérů a s detaily architektury ARM Cortex-M a periferií mikrokontrolérů STMicroelectronics STM32. Naučí se zapojovat a programovat ovladače pro nejběžnější periferie, jako jsou tlačítkové vstupy, multiplexní displeje, grafické displeje, posuvné registry, teplotní čidla apod. Kurz seznamuje s postupy potřebnými pro návrh komplexních aplikací s mikrokontroléry STM32, včetně tematiky správy zdrojových kódů a dokumentace.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) popsat strukturu jádra ARM Cortex-M; (b) popsat základní bloky mikrokontrolérů STMicroelectronics STM32; (c) vytvářet firmware v jazyce C včetně specifik jazyka pro GCC; (d) navrhnout a obsluhovat vybrané periferie připojené k mikrokontroléru; (e) navrhnout a sestavit vlastní zařízení s mikrokontrolerem včetně firmwaru.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen: - popsat základní bloky mikroprocesoru a jejich funkci - sestavit jednoduchý program v jazyce C - 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.

Doporučená nebo povinná literatura

HEROUT, P. Učebnice jazyka C. České Budějovice: KOPP, 1994 (CS)
MARTIN, T. The Insider's Guide To The STM32 ARM Based Microcontroller. Hitex Ltd., UK, 2008. (EN)
BROWN, G. Discovering the STM32 Microcontroller [online]. 2016 [cit. 2018-08-13]. Available: https://www.cs.indiana.edu/~geobrown/book.pdf (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky, zahrnují přednášky a cvičení a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti jsou hodnoceni průběžně během semestru za aktivní práci v počítačových cvičeních. Povinná závěrečná zkouška se skládá z písemné, praktické a ústní části.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Jazyk C: konstanty a operátory, řídicí struktury, preprocesor, funkce, paměť a třídy, ukazatele, pole, řetězce, struct, union, enum.
2. Jazyk C: bitové operace, inline, volatile, naked, stavový automat, Makefile a oddělený překlad.
3. Jazyk C: úvod do knihoven libc, kompilátor arm-none-eabi-gcc, printf a stdout.
4. Jazyk C: speciality v libc a gcc, kombinace s ASM, základní knihovny.
5. Zdrojový kód a styl: Subversion, Doxygen; styl psaní kódu.
6. Zásady návrhu embedded systémů, úvod do RTOS, kooperativní RTOS se supersmyčkou.
7. Jádro ARM Cortex-M: akrchitektura, možnosti, NVIC, GPIO.
8. STM32 periferie: čítače/časovače (SysTick, generování tónu, PWM apod.), RTC, ADC, DAC.
9. STM32 komunikace: UART (RS232/485), SPI, I2C, 1-wire, DMA.
10. High-level vývoj firmwaru, middlewares, nástroj STM32CubeMX.
11. Preemptivní operační systém FreeRTOS, ladění aplikací přes SWD.
12. Periferie: tlačítka, LED normální, LED multiplexní, rotační enkodér, textový displej, pípák, posuvné registry.
13. Periferie: grafický displej (drivery, vektorová grafika, TV displeje); motory (DC motor, můstky, krokový motor, servo, BLDC).

Cíl

Cílem předmětu je prohloubit znalosti studentů v oblasti mikroprocesorové techniky a programování v jazyce C, seznámit je s jádrem ARM Cortex-M a mikrokontroléry STMicroelectronics STM32, naučit je navrhovat hardware a programovat firmware pro v praxi nejčastěji používané periferie.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-EST , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor