Detail předmětu
Mikroprocesorové a vestavěné systémy
IMPe Ak. rok 2011/2012 letní semestr 6 kreditů
Vestavěné systémy, základní pojmy, aplikace. Architektura mikrokontrolérů. Paměťový subsystém. Programovací model, programování v jazyku symbolických instrukcí. Soubor instrukcí a pseudoinstrukcí. Využití zásobníku. Podsystém přerušení a jeho programování. Periferní jednotky na čipu a jejich programování: generátor hodin, běžný a diagnostický časovač, rozhraní SCI, IIC, SPI, USB, AD převodník, obvod reálného času RTC, nízkopříkonové režimy. Specifika programování vestavěných systémů v jazyce C.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 6 hod. cvičení
- 8 hod. laboratoře
- 12 hod. projekty
Zajišťuje ústav
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
- Studenti jsou obeznámeni s obecnou strukturou mikrokontrolérů a technikami návrhu vestavěných systémů.
- Studenti jsou schopni vytvořit a odladit podprogramy a inicializační rutiny pro jednotlivé periferní obvody. Umí používat základní techniky ladění aplikačních programů vytvořených v asembleru a jazyce C.
Cíle předmětu
Seznámit studenty s architekturami mikrokontrolérů. Seznámit s činností jejich jednotlivých podsystémů a to zejména: CPU-programovací model, flash paměť, podsystém přerušení, běžný a diagnostický časovač, modul reálného času RTC, nízkopříkonové režimy, rozhraní SCI, SPI, IIC, USB, AD převodník. Naučit studenty základní sortiment instrukcí a jejich aplikaci při návrhu a ladění programů v jazyce symbolických instrukcí. Seznámit studenty se zásadami a technikami programování ve vyšším programovacím jazyce C a s problematikou návrhu vestavěných systémů.
Doporučené prerekvizity
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Obecná znalost architektury a principu činnosti skalárního procesoru (CPU), počítače a technik programování v jazyce symbolických instrukcí. Základní znalost programování v jazyce C.
Literatura studijní
- Materials for lectures, labs and exercises.
- J.W. Valvano, Embedded Systems: Real Time Interfacing to ARM Cortex-M Microcontrollers, ISBN 978-1463590154, 2017.
- K60 Sub-Family Reference Manual, available on-line: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/K60P144M100SF2V2RM.pdf
- ARM Cortex-M4 Processor Technical Reference Manual, available on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.100166_0001_00_en/index.html
Literatura referenční
- Study materials published by Freescale/NXP.
- KL05 Sub-Family Reference Manual, available on-line: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/KL05P48M48SF1RM.pdf
- Cortex-M0+ Devices Generic Users Guide, available on-line: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0662b/index.html
- Predko, M.: "Handbook of Microcontrollers", McGraw-Hill, ISBN 0079137164, 1998.
- J.W.Valvano, Embedded Systems: Introduction to ARM Cortex-M Microcontrollers, Volume 1, ISBN 978-1477508992, 2014.
Osnova přednášek
- Úvod do vestavěných systémů.
- CPU a periferie na čipu HC08/HCS08.
- Podsystém přerušení.
- Komunikační rozhraní SCI, SPI, IIC.
- Rozhraní USB.
- Časovací obvody. Systémové hodiny, obvod RTC a COP.
- A/D převodník, displej, klávesnice.
- Programování vestavných aplikací v jazyce C.
- Vestavné systémy pro řízení kritických aplikací.
- Vestavné operační systémy pro práci v reálném čase.
- Přehled mikrokontrolérů.
- Aplikace mikrokontrolérů ve fuzzy systémech.
Osnova laboratorních cvičení
- Komunikace přes SCI rozhraní
- Obsluha tlačítek pomocí KBI modulu
- Generování PWM signálu s využitím časovače
- Aplikace založená na AD převodníku
Průběžná kontrola studia
Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.
Bez podmínek.
Kontrolovaná výuka
Kontrolována je účast a aktivita během přednášek, cvičení, laboratoří a prací na projektu. Veškeré úkoly musí být odevzdány do daných termínů; pozdní odevzdání úkolů je hodnoceno 0 body.