Detail předmětu

Návrh externích adaptérů a vestavěných systémů

NAV Ak. rok 2010/2011 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Garant předmětu

Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc.

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 16 hod. laboratoře
  • 10 hod. pc laboratoře

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Doporučené prerekvizity

Literatura referenční

  • Miroslav Šnorek, Karel Richta: Připojování periferií k PC, Grada Publishing, 1996, ISBN 80-7169-146-1, 303 stran
  • Tom Shanley, Don Anderson: PCI System Architecture, Addison Wesley, 1999, ISBN 0201309742, 833 stran
  • Tom Shanley: PCI-X System Architecture, Addison Wesley, 2000, ISBN 0201726823, 688 stran
  • Ravi Budruk, Don Anderson, Tom Shanley, PCI Express System Architecture, Addison Wesley, 2003, ISBN 0321156307, 1056 stran
  • Don Anderson: Universal Serial Bus System Architecture, Addison Wesley, 2001, ISBN 0201309750, 544 stran
  • Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, Greg Kroah-Hartman: Linux Device Drivers, 3rd Edition, O'Reilly Media, 2005, ISBN-10: 0596005903, 640 stran
  • Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.
  • Ken Arnold: Embedded Controller Hardware Design. LLH Technology Publishing, 2001, ISBN 1-878707-52-3.
  • Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.

Osnova přednášek

  1. Typické aplikace vestavěných systémů, požadavky na vestavěný systém.
  2. Jádro vestavěného systému - procesor, jeho parametry ovlivňující cenu a výkon systému. Architektura procesorů využitelných ve vestavěných systémech.
  3. Operační systémy vestavěných aplikací. Typická architektura systémového a aplikačního softwaru. Paměťový subsystém, připojení, časování, typy a vlastnosti.
  4. Číslicové vstupy, snímání binární informace, číslicové výstupy, ovládání dvoustavových akčních členů, rozšiřování číslicových vstupů a výstupů, číslicová zpětnovazební smyčka, dvoustavová regulace. Analogový vstup a výstup, převodníky, komparátory, snímače polohy a ostatních veličin, ovládání analogových akčních členů.
  5. Ovládání vestavěného systému člověkem, klávesnice, zobrazení stavu a jiné informace, displeje LED a LCD znakové i grafické, obrazovka. Komunikace v rámci víceprocesorového vestavěného systému, komunikace s vnějšími systémy, sériová synchronní a asynchronní, paralelní, používané protokoly, sítě.
  6. Bezpečnost a odolnost proti poruchám. Pokročilé architektury a paralelismus ve vestavěných systémech, jejich programování. Realizace vestavěného systému hradlovým polem. Rozšířitelnost a náklady na vývoj.
  7. Systémová sběrnice, principy její konstrukce, komunikace mezi procesorem a externím adaptérem přes systémovou sběrnici, universální obvody externího adaptéru.
  8. Principy řízení periferních operací. Programové řízení periferní operace, generování a obsluha žádosti o přerušení, generování žádosti o přenos DMA a jeho realizace, vkládání čekacích stavů do komunikace s adaptéry.
  9. V/V sběrnice, principy řízení periferních zařízení přes V/V sběrnici. Principy konstrukce rozhraní mezi adaptéry a periferními zařízeními. Obvody (prvky) pro buzení/snímání sběrnicových signálů.
  10. Principy konstrukce paměťových obvodů na adaptérech. Principy komunikace s paměťovými prvky (registry, paměti) na adaptérech, adresace paměti, V/V adresový prostor.
  11. Návrh externího adaptéru na bázi mikroprogramového řadiče. Návrh externího adaptéru na bázi sekvenčního automatu.
  12. Syntéza externích adaptérů v prostředí návrhového systému.
  13. Uplatnění principů testovatelnosti při syntéze vestavěných systémů a externích adaptérů.

Osnova laboratorních cvičení

  • Analýza komunikace s externím adaptérem přes sběrnici ISA pomocí logického analyzátoru.
  • Analýza komunikace s externím adaptérem přes sběrnici PCI pomocí logického analyzátoru.
  • Analýza obsluhy IRQ na sběrnici PCI pomocí logického analyzátoru.
  • Analýza DMA přenosů přes sběrnici PCI pomocí logického analyzátoru.
  • Návrh externího adaptéru s Boot ROM a její instalace do systému.
  • Analýza dějů na rozhraní Centronics pomocí logického analyzátoru.
  • Využití služeb DOSu a BIOSu pro řízení externích adaptérů a periferních zařízení.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 1 v prostředí návrhového systému.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 1 v prostředí návrhového systému.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 1 v prostředí návrhového systému.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 2 v prostředí návrhového systému.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 2 v prostředí návrhového systému.
  • Návrh obvodů externího adaptéru 2 v prostředí návrhového systému.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru