Detail předmětu

Mikroprocesorová technika a embedded systémy

FEKT-BMPTAk. rok: 2009/2010

Bloková struktura 8bitových mikrokontrolérů, typy architektur procesorů. Instrukční soubor mikrokontrolérů. Programování v jazyce symbolických adres. Větvení programu, podprogramy, obsloužení přerušení. Programování v jazyce C. Komunikace zařízení po adresní, datové a řídicí sběrnici. Pomocné obvody a základní periférie mikrokontrolérů. Využití LCD displeje. Zpracování analogových signálů pomocí A/D převodníku a analogového komparátoru. Použití simulátorů, emulátorů, vývojových kitů. Sériová komunikace: UART, I2C, IrDA, USB. Polovodičové paměti typu ROM a RAM. Vyjádření záporných a reálných hodnot v mikroprocesorové technice. Zvyšování početního výkonu mikrokontrolérů. 32bitové procesory. Paralelní systémy. Architektura signálových procesorů. Programování v jazyce C. Způsoby zvyšování výkonu DSP. Možnosti optimalizace zdrojového kódu. Programování signálových procesorů v jazyce symbolických adres a v lineárním assembleru.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Teoretické a praktické znalosti z oblasti užití 8bitových mikrokontrolérů a 32bitových signálových procesorů. Programování mikrokontrolérů typu AVR a signálových procesorů TMS320C6713.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro udělení zápočtu je nutné aktivně absolvovat počítačová cvičení. Písemné testy jsou nepovinné. Závěrečná zkouška je písemná.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Bloková struktura 8bitových mikrokontrolérů, typy architektur procesorů.
2. Instrukční soubor mikrokontrolérů. Programování v jazyce symbolických adres.
3. Větvení programu, podprogramy, obsloužení přerušení. Programování v jazyce C.
4. Komunikace zařízení po adresní, datové a řídicí sběrnici.
5. Pomocné obvody a základní periférie mikrokontrolérů. Využití LCD displeje.
6. Zpracování analogových signálů pomocí A/D převodníku a analogového komparátoru.
7. Použití simulátorů, emulátorů, vývojových kitů. Sériová komunikace: UART, I2C, IrDA, USB.
8. Polovodičové paměti typu ROM a RAM.
9. Vyjádření záporných a reálných hodnot v mikroprocesorové technice.
10. Zvyšování početního výkonu mikrokontrolérů. 32bitové procesory.
11. Paralelní systémy. Architektura signálových procesorů. Programování v jazyce C.
12. Způsoby zvyšování výkonu DSP. Možnosti optimalizace zdrojového kódu.
13. Programování signálových procesorů v jazyce symbolických adres a v lineárním assembleru.

Počítačové cvičení:
1. Vývojové prostředí AVR Studio, aritmetické operace.
2. Ovládání LED diod, využití podprogramů.
3. Obsluha přerušení.
4. Pulzně šířková modulace PWM.
5. Programování v jazyce C, obsluha přerušení.
6. Komunikace s LCD displejem.
7. Zpracování analogových signálů.
8. Sériový přenos dat pomocí UART a sběrnice I2C.
9. Vývojové prostředí Code Composer Studio.
10. Filtrace signálu, implementace FIR filtru.
11. Diskrétní Fourierova transformace.
12. Kombinace jazyka C a lineárního jazyka symbolických adres.

Učební cíle

Cílem kurzu je získání teoretických a praktických znalostí z oblasti užití 8bitových mikrokontrolérů a 32bitových signálových procesorů.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 3. ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Osnova

1) Popis jednotlivých číslicových soustav využívaných v mikroprocesorové technice.
2) Základní pojmy z mikroprocesorové techniky.
3) Základní typy architektur v mikroprocesorové technice: von Neumann, Harvardská, RISC. Bloková struktura mikrokontrolérů.
4) Struktura, funkce, vlastnosti polovodičových pamětí.
5) Instrukční soubor mikrokontrolérů, typy instrukcí.
6) Větvení programu, podprogramy, obsloužení přerušení, hardwarový a softwarový zásobník.
7) Vnitřní struktura a využití vstupně/výstupních portů, časovače, A/D převodníku, komparátoru, watchdog.
8) Vývojové prostředí pro rozdílné mikrokontroléry (AVR Studio, CodeWarrior, 51).
9) Popis a použití sériového, paralelního a USB rozhraní na počítači typu PC.
10) Popis a použití jiných komunikačních protokolů: např. UART, I2C, IrDA.
11) Architektura signálových procesorů.
12) Paralelní systémy pro zpracování instrukcí a dat. Pipelining.
13) Programování signálových procesorů.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.
Ing. Václav Michálek, CSc.
Ing. Václav Šnajdr

Osnova

1) Seznámení s programem AVR Studio. Aritmetické operace mikrokontroléru ATmega16.
2) Programování v asembleru a v jazyce C. Ovládání LED diod a tlačítek.
3) Obsluha přerušení. Časovač, externí přerušení.
4) Obsluha LCD displeje.
5) A/D převodník, komparátor.
6) Přenos dat pomocí sériového rozhraní RS-232.