Detail předmětu

Mikroprocesorová technika

FEKT-MPC-MKPAk. rok: 2026/2027

Předmět je zaměřen na získání praktických znalostí v oblasti logických funkcí a návrhu logických a sekvenčních obvodů. Poskytuje znalosti týkající se hardwarového návrhu s mikroprocesory a mikrokontrolery, představuje architektury procesorů, přístupy k práci s pamětí, sběrnicové cykly a instrukční sady. Součástí je i seznámení s programovatelnými periferními obvody, správou vstupů/výstupů a paměti. Dále jsou diskutovány protokoly a standardy pro komunikaci s externími periferiemi, jako jsou senzory, ovladače, displeje nebo HID zařízení. Témata zahrnují také problematiku optimalizace spotřeby energie a bezpečnosti, zejména ve vztahu k aplikacím v oblasti IoT a lékařské techniky. Laboratorní cvičení prakticky procvičují logické funkce, principy logických a sekvenčních obvodů, zahrnují zpětné inženýrství a seznamují s programováním mikrokontrolerů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Vstupní znalosti

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené - § 4 NV 194/2022 SB.“, 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

Podmínkami pro úspěšné ukončení předmětu jsou:
  1. absolvování laboratorních cvičení,
  2. absolvování půlsemestrální testu,
  3. absolvování závěrečné zkoušky.
Bližší informace specifikuje aktualizovaná vyhláška garanta předmětu vydávaná před začátkem příslušného semestru.

Učební cíle

Absolvent kurzu bude umět vyjmenovat a popsat základní pojmy a principy funkce logických a sekvenčních obvodů, mikroprocesorů a jejich součástí, sběrnic a periferií. Bude schopen vysvětlit principy fungování logických a sekvenčních obvodů, architekturu mikrokontrolerů a základní komunikační protokoly. Student bude schopen navrhnout a sestavit jednoduché logické obvody a periferní zařízení v praktických úlohách, analyzovat a optimalizovat logické funkce, porozumět principu zpětného inženýrství a vyhodotit komunikaci mezi zařízeními. Bude schopen navrhnout jednoduchý systém zahrnující mikrokontroler a periferní zařízení, s ohledem na požadovanou aplikaci, přičemž zohlední požadavky na úsporu energie a bezpečnost navrženého řešení. Absolvent bude umět zhodnotit efektivitu, vhodnost a bezpečnost různých návrhů a rozhodnout o jejich použití v konkrétních aplikacích.

Studijní opory

Doporučená literatura, přednášky, znalosti získané na laboratorních cvičení.

Základní literatura

LAKHWANI, Kamlesh, GIANEY, Hemant Kumar Gianey, WIREKO, Joseph Kofi Wireko, HIRAN, Kamal Kant Hiran: Internet of Things (IoT): Principles, Paradigms and Applications of IoT (English Edition), 2020, Paperbeck, 978-9389423365 (EN)
NORRIS, Donald. Raspberry Pi: projekty. Brno: Computer Press, 2015. ISBN 978-80-251-4346-9 (EN)
RAFIQUZZAMAN, Mohamed. Microprocessors and microcomputer-based system design. 2nd ed. Boca Raton, Fla.: CRC Press, c1995. ISBN 0849344751 (EN)
WILMSHURST, Tim. Designing embedded systems with PIC microcontrollers: principles and applications. Amsterdam: Elsevier, c2007. ISBN 978-0-7506-6755-5 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-BTB magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program MPCN-BTB magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program MPCN-BIO magisterský navazující

    specializace MPC-BIO_TECH , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Osnova

1. Operace v binární soustavě, prezentace informace v počítači 2. Logické funkce, kombinační logické obvody, sekvenční obvody 3. Sekvenční obvody: čítače, paměti a registry 4. Základní součásti a funkce mikropočítače, sběrnice a sběrnicové cykly 5. Periferní obvody, adresové prostory, architektura počítače 6. Jazyky pro komunikaci s mikroprocesory: instrukční sady, strojový kód a vyšší programovací jazyky 7. Řízení běhu programu, doba trvání instrukcí, diagnostické prostředky počítače 8. Komunikace zařízení po sběrnici: základní sběrnice UART, USART, I2C, 1-Wire, CAN a vybrané průmyslové sběrnice 9. Práce se vstupy a výstupy 10. Periferie pro zobrazování a zpracování vstupních signálů 11. Signálové procesory a embedded systémy 12. Základní principy IoT systémů a trendy mikroprocesorové techniky

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Osnova

1. Operace v binární soustavě, prezentace informace v počítači 2. Logické funkce, minimalizace logické funkce 3. Kombinační logické obvody 4. Sekvenční obvody, 7segmentový display 5. Instrukční sady a reverzní inženýrství 6. Softwarové nástroje pro simulaci a ladění programů 7. Vývojové prostředí pro programování mikrokontrolerů 8. Práce s přerušením 9. Práce s komunikační sběrnicí UART, USART 10. Aplikace časovače a čítače 11. ADC a DAC 12. Vstupní periferi, enkodéry a klávesnice, výstupní periferi, LCD