Detail předmětu
Mikroprocesorové a vestavěné systémy (v angličtině)
IMPe Ak. rok 2024/2025 letní semestr 6 kreditů
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.
Garant předmětu
Koordinátor předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 6 hod. seminář
- 8 hod. laboratoře
- 12 hod. projekty
Bodové hodnocení
- 55 bodů závěrečná zkouška
- 15 bodů půlsemestrální test
- 16 bodů laboratoře
- 14 bodů projekty
Zajišťuje ústav
Přednášející
Cvičící
Cíle předmětu
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.
- 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.
Doporučené prerekvizity
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
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.
Literatura studijní
- J.W. Valvano, Embedded Systems: Real Time Interfacing to ARM Cortex-M Microcontrollers, ISBN 978-1463590154, 2017.
- Přednáškové materiály, materiály z democvičení a HW cvičení.
- Studijní materiály publikované firmou Freescale/NXP.
- Cortex-M0+ Devices Generic Users Guide, dostupné on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0662b/index.html
Osnova přednášek
- Úvod do vestavěných systémů.
- Jádro ARM pro mikrokontroléry.
- Paměť mikrokontrolérů, přerušení.
- Programování v jazyce C.
- Komunikační rozhraní.
- Programování FITkitu.
- Připojení vstupu a výstupu k mikrokontroléru, porty.
- Časování, čítače, časovače.
- Připojení analogového vstupu a výstupu.
- Generování hodin.
- Napájení a spotřeba vestavěných systémů.
- Praktické aspekty návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry.
- Systémy reálného času.
Osnova laboratorních cvičení
- Seznámení s laboratorním kitem, sériová komunikace.
- Číslicový vstup/výstup.
- Programování časovače, PWM.
- Analogový vstup.
Osnova ostatní - projekty, práce
- Individuální projekt v rozsahu 12 hodin.
Průběžná kontrola studia
- 4 laboratorní úlohy s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 16 bodů),
- půlsemestrální písemný test (až 15 bodů),
- projekt s obhajobou a odevzdáním do IS v daném termínu (až 14 bodů).
- Každá aktivita musí být dokončena v předem daném termínu; pozdní dokončení je hodnoceno 0 body.
- Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, laboratoří a postup prací na projektu.
- Schopnosti studentů jsou ověřovány pomocí krátkých technických zpáv, půlsemestrálního testu, projektu a závěrečné zkoušky. Pro složení závěrečné zkoušky je z ní nutné získat alespoň 15 bodů; jinak bude závěrečná zkouška hodnocena 0 body.
- Případné nahrazování zameškané výuky způsobené překážkou ve studiu bude realizováno dle povahy překážky a jí dotčené výuky, např. vypsáním náhradního termínu či zadáním samostatného (domácího) úkolu. Způsob řešení jiného druhu nepřítomnosti zde není upraven, tj. není vyloučen ani garantován.
Rozvrh