Detail předmětu
Microcontrollers for Advanced Applications
FEKT-GMIAAk. rok: 2019/2020
Studenti se seznámí s pokročilými vlastnostmi jazyka C, s jeho využitím při programování mikrokontrolérů a s detaily architektury a periferií mikrokontrolérů Atmel AVR. 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 AVR, včetně tematiky správy zdrojových kódů a dokumentace.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent předmětu je schopen: (1) popsat jednotlivé bloky mikrokontroléru AVR včetně pokročilých funkcí, (2) vytvářet firmware v jazyce C včetně specifik jazyka pro AVR-GCC, (3) diskutovat vhodnost různých druhů displejů v aplikaci s mikrokontrolerem, (4) diskutovat výhody a nevýhody jednoduchých sběrnic pro použití s mikrokontrolerem, (5) navrhnout připojení různých periferií k mikrokontroleru, (6) 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
GANSSLE, J.G. The art of designing embedded systems. 2nd ed. Boston: Elsevier / Newnes, 2008. (EN)
BARNETT, R.H., O'CULL, L., COX, S. Embedded C programming and the Atmel AVR, 2nd ed. NY: Thomson Delmar Learning, 2007. (EN)
GANSSLE, J.G. Embedded hardware. Boston: Elsevier/Newnes, 2008. (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
Za aktivní práci v počítačových cvičeních lze získat maximálně 40 bodů. Závěrečná zkouška se skládá z písemného testu za 30 bodů a z praktické části za 30 bodů.
Jazyk výuky
angličtina
Osnovy výuky
Přednášky:
1. Zdrojový kód a styl: Subversion, Doxygen; styl psaní kódu.
2. Jazyk C: konstanty a operátory, řídicí struktury, preprocesor, funkce, paměť a třídy, ukazatele, pole, řetězce, struct, union, enum.
3. Jazyk C: bitové operace, inline, volatile, naked, stavový automat, Makefile a oddělený překlad.
4. Zásady návrhu embedded systémů, RTOS (kooperativní RTOS se supersmyčkou, preemptivní FreeRTOS, CMSIS-RTOS).
5. AVR jádro: jádro a paměti, zdroje hodin, úsporné režimy, WDT, BOR, přerušení, I/O porty; JTAG, ISP, bootloader, fuses, signature, calibration.
6. AVR periferie a komunikace: čítače/časovače, RTC, ADC, UART, SPI, I2C, 1-wire.
7. Periferie: tlačítka, LED normální, LED multiplexní, rotační enkodér, textový displej, pípák, posuvné registry.
Cvičení na počítači:
1. Subversion, styl C, ukazatele, C pro AVR, Makefile.
2. ISR, tlačítka se zákmity, časovače.
3. Textový displej a UART.
4. LED displej multiplexní, rotační enkodér.
5. Posuvný registr pro LED, had řízený tlačítky.
6. Kooperativní RTOS, kombinace C s assemblerem.
7. A/D převodník na textový displej a bargraf, pípák.
8. Teplotní čidla DS18B20 a KTY81.
9. Práce s EEPROM a sběrnicí I2C.
10. Hodiny reálného času a úsporné režimy.
Cíl
Cílem předmětu je prohloubit znalosti studentů v oblasti mikroprocesorové techniky a programování v jazyce C, seznámit je s některými pokročilými postupy pro mikrokontroléry AVR a 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.