Detail předmětu

Mikrokontroléry pro pokročilé aplikace

FEKT-LMIAAk. rok: 2017/2018

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat jednotlivé bloky mikrokontroléru AVR včetně pokročilých funkcí
- vytvářet firmware v jazyce C včetně specifik jazyka pro AVR-GCC
- diskutovat vhodnost různých druhů displejů v aplikaci s mikrokontrolerem
- diskutovat výhody a nevýhody jednoduchých sběrnic pro použití s mikrokontrolerem
- navrhnout připojení různých periferií k mikrokontroleru
- 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.

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.

Osnovy výuky

zdrojový kód a styl: Subversion, Doxygen; styl psaní kódu
jazyk C: konstanty a operátory, řídicí struktury, preprocesor, funkce, paměť a třídy, ukazatele, pole, řetězce, struct, union, enum
jazyk C: bitové operace, inline, volatile, naked, stavový automat, Makefile a oddělený překlad
jazyk C: úvod do knihoven avr-libc, GCC, C pro AVR (ISR, PROGMEM apod.), printf a stdout
jazyk C: speciality v avr-libc, kombinace s ASM, knihovny pro LCD, UART, I2C, šifrování
Zásady návrhu embedded systémů, RTOS (kooperativní RTOS se supersmyčkou, preemptivní FreeRTOS, CMSIS-RTOS)
AVR jádro: jádro a paměti, zdroje hodin, úsporné režimy, WDT, BOR, přerušení, I/O porty; JTAG, ISP, bootloader, fuses, signature, calibration
AVR periferie: čítače/časovače (SysTick, pípák, PWM apod.), RTC, ADC
AVR komunikace: UART (RS232/485), SPI, I2C, 1-wire
periferie: tlačítka, LED normální, LED multiplexní, rotační enkodér, textový displej, pípák, posuvné registry
periferie: grafický displej (KS0108, vektorová grafika, TV displeje); motory (DC motor, můstky, krokový motor, servo, BLDC)

Učební cíle

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.

Základní literatura

HEROUT, P. Učebnice jazyka C. České Budějovice: KOPP, 1994 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

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

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-EST , 1. ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

zdrojový kód a styl: Subversion, Doxygen; styl psaní kódu
jazyk C: konstanty a operátory, řídicí struktury, preprocesor, funkce, paměť a třídy, ukazatele, pole, řetězce, struct, union, enum
jazyk C: bitové operace, inline, volatile, naked, stavový automat, Makefile a oddělený překlad
jazyk C: úvod do knihoven avr-libc, GCC, C pro AVR (ISR, PROGMEM apod.), printf a stdout
jazyk C: speciality v avr-libc, kombinace s ASM, knihovny pro LCD, UART, I2C, šifrování
Zásady návrhu embedded systémů, RTOS (kooperativní RTOS se supersmyčkou, preemptivní FreeRTOS, CMSIS-RTOS)
AVR jádro: jádro a paměti, zdroje hodin, úsporné režimy, WDT, BOR, přerušení, I/O porty; JTAG, ISP, bootloader, fuses, signature, calibration
AVR periferie: čítače/časovače (SysTick, pípák, PWM apod.), RTC, ADC
AVR komunikace: UART (RS232/485), SPI, I2C, 1-wire
periferie: tlačítka, LED normální, LED multiplexní, rotační enkodér, textový displej, pípák, posuvné registry
periferie: grafický displej (KS0108, vektorová grafika, TV displeje); motory (DC motor, můstky, krokový motor, servo, BLDC)

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Subversion, styl C, ukazatele, C pro AVR, Makefile
ISR, tlačítka se zákmity, časovače
textový displej a UART
LED displej multiplexní, rotační enkodér
posuvný registr pro LED, had řízený tlačítky
kooperativní RTOS, kombinace C s assemblerem
A/D převodník na textový displej a bargraf, pípák
teplotní čidla DS18B20 a KTY81
práce s EEPROM a sběrnicí I2C
hodiny reálného času a úsporné režimy