Detail předmětu

Mikroprocesorová technika v pohonech

FEKT-BPC-MTPAk. rok: 2024/2025

Posluchači jsou seznámeni s aplikacemi mikropočítačové techniky při měření a řízení elektrických pohonů. Předpokládají se základní znalosti číslicové techniky a základní úrovně anglického jazyka. Posluchači si rozšíří znalosti číslicových obvodů a jejich využití. Samostatně pracují s vývojovými systémy pro mikropočítače řady STM32 a programují je v jazyce C.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:

  • vysvětlit principy logických obvodů a reprezentaci logického stavu pomocí napěťových úrovní
  • navrhovat algoritmy a realizovat jednoduché programy v libovolném programovacím jazyce
  • ovládat anglický jazyk na úrovni potřebné pro studium manuálů mikroprocesorů a nápovědy k používaným programovým nástrojům

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocena je aktivní účast v laboratorních cvičeních, samostatné projekty a zkouška. Závěrečná zkouška je formou testu. Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní výuka je povinná.

Učební cíle

Posluchači jsou seznámeni se základy číslicového řízení pomocí jednočipových mikropočítačů a se základy programování v jazyce C.
Písemnou zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:

  • vysvětlit principy mikroprocesorů na úrovni potřebné pro programování v assembleru a vysvětlit související pojmy: registr, paměť, program, CPU, programový čítač, linker, překladač, debugger, přerušení, obsluha přerušení, vektor přerušení, příznak přerušení, periferie, zásobník, ukazatel zásobníku, stavový registr, podmíněný skok,
  • vysvětlit principy periferií pro řízení elektrických pohonů s tranzistorovými měniči (GPIO, PWM, ADC, Timer, SPI, SCI)
  • aplikovat jazyk C v programech jednočipových mikroprocesorů

Na laboratorních cvičeních se studenti naučí a formou hodnocených individuálních projektů se ověřuje schopnost:

  • používat vývojové prostředky pro tvorbu a ladění mikroprocesorových aplikací,
  • realizovat programy v jazyce C pro řízení v reálném čase,
  • nastavit a použít periferie mikroprocesoru pro měření analogových signálů, měření frekvence pulsních signálů, generování PWM.

Základní literatura

Knobloch J.; Mikroprocesorová technika - učební text (pracovní verze); Elektronická skripta (CS)

Doporučená literatura

Noviello Carmine; Mastering STM32 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , libovolný ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-EKT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský, 3. ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod, základní pojmy, mikroprocesor, regist, paměť, ALU.
  2. Program v jazyce C na jednočipových mikroprocesorech, compiler, linker.
  3. Číselné soustavy, datové typy, logické operace - bitové, na výrazech.
  4. Zásobník, volání funkce, lokální vs. globální proměnné.
  5. Řídicí struktury v jazyce C, souvislost s assemblerem.
  6. Přerušení, vektor přerušení, zdroje přerušení, funkce obsluhy přerušení.
  7. Aritmetika s pevnou řádovou čárkou, programování funkcí pro práci se zlomkovou aritmetikou.
  8. Periferie - GPIO (obecný vstupní/výstupní port), časovač.
  9. Úvod do mikroprocesorového řízení pohonů a výkonových měničů, generování PWM.
  10. Periferie - A/D převodník.
  11. Synchronizace A/D převodníku s PWM, snímání elektrických veličin v měniči pro zpětnovazební regulaci.
  12. Polohové a rychlostní snímače, snímání polohy, mikroprocesorové zpracování signálů polohových snímačů.
  13. Sériová rozhraní UART, SPI a jejich využití, jednoduchá uživatelská rozhraní, tlačítkové klávesnice, znakové LCD displeje.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Osnova

  1. Laboratorní pracoviště, vývojové nástroje, měřicí technika, jednoduchý program v jazyce C.
  2. Vývojové prostředí, debugging, jednoduchá práce s portem GPIO, použití ovladačů periferií.
  3. Data v paměti, datové typy, bitové operace, pole, konstantní proměnné v paměti FLASH, - praktické příklady.
  4. Volání funkce, zápis funkce v assembleru.
  5. Řídicí struktury.
  6. Časovač, jeho přerušení, blikání LED.
  7. Aritmetika s pevnou a plovoucí řádovou čárkou.
  8. GPIO, vstupní, výstupní režim, přerušení.
  9. Nastavení generátoru PWM, analýza výstupních signálů pomoci osciloskopu.
  10. Práce s AD převodníkem, zpracování signálu z generátoru pomocí AD převodníku.
  11. Nastavení PWM, časovače a AD převodníku do synchronizačního režimu, sledování synchronizačního procesu osciloskopem.
  12. Zpracování signálu pulsního generátoru čítačem.
  13. Jednoduchá komunikace mezi dvěma mikroprocesory po SPI, UART.