Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Návrh vestavěných systémů

NAV Ak. rok 2019/2020 letní semestr 5 kreditů

Jednotlivá témata přednášek jsou zaměřena na dílčí problémy, které musí návrhář řešit při návrhu komponent vestavěných systémů. Studenti budou seznámeni s metodami využívanými při návrhu vestavěných systémů a možnostmi využití postupů, s nimiž se seznámili v předmětech zaměřených na technické vybavení počítačů. Laboratorní cvičení budou zaměřena na prezentaci těchto principů při návrhu vestavěných systémů v prostředí návrhového systému.

Garant předmětu

Zástupce garanta předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

26 hod. přednášky, 16 hod. laboratoře, 10 hod. projekty

Bodové hodnocení

60 zkouška, 15 půlsemestrální test, 8 laboratoře, 17 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Šimek Václav, Ing. (UPSY FIT VUT)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

  • Studenti se seznámí s principy návrhu číslicových systémů se složitým sekvenčním chováním respektující podmínky prostředí, do něhož bude aplikace nasazena.
  • Seznámí se se současnými nástroji pro podporu práce návrháře.
  • Naučí se rozhodovat mezi možnými způsoby realizace, tzn. rozdělit implementaci mezi obvodové a programové prostředky.
  • Naučí se navrhovat samostatně pracující počítačové systémy nasazené do reálného prostředí a účelově komunikující s uživatelem, příp. dalšími nadřazenými systémy.

Dovednosti, znalosti a kompetence obecné

  • Student se naučí systematickému postupu návrhu inženýrského díla samostatně i v týmu.
  • Student se naučí odborné terminologii v českém i anglickém jazyce.

Cíle předmětu

Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů, demonstrovat tyto principy při návrhu vestavných počítačových systémů a jejich integrace. Využít znalosti získané v předmětech zabývajících se návrhem číslicových systémů pro návrh a implementaci složitých číslicových systémů s komplikovaným sekvenčním chováním. Naučit studenty analyzovat podmínky, v nichž bude navrhované zařízení pracovat a na základě této analýzy zvolit řešení, které bude kompromisem z hlediska ceny, spolehlivosti a dynamických parametrů. V laboratorních cvičeních seznámit studenty se strukturou a principy činnosti vestavěných systémů a s využitím návrhových systémů pro návrh těchto komponent.

Proč je předmět vyučován

Vestavné počítačové systémy zaujímají stále větší podíl trhu počítačů a zpřístupňování a zlevňování prostředků pro jejich návrh a realizaci, stejně jako rozšiřování jejich možností a zvyšování výpočetního výkonu otevírá stále nové možnosti aplikací. Znalost specifik návrhu současných vestavných systémů, zejména integrace jejich hardwarové a softwarové složky do nadřazeného systému, patří do portfolia znalostí a dovedností inženýra, který se profiluje směrem k aplikacím současných informačních technologií do reálného světa.

Prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

  • Znalost programování v asembleru a v jazyce C, základy VHDL.
  • Znalost principů elektronických obvodů a počítačových architektur.

Literatura studijní

  • Daniele Lacamera: Embedded Systems Architecture - Explore architectural concepts, pragmatic design patterns, and best practices to produce robust system. Packt Publishing, 2018, ISBN 978-1788832502.
  • Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.
  • Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.

Literatura referenční

  • 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. Vestavný počítačový systém, postupy návrhu, specifikace, požadavky na vestavný systém.
  2. Výběr vhodné platformy pro implementaci, volba vhodného mikrokontroléru. Kdy je a kdy není vhodné použít mikrokontrolér. Jiné možnosti realizace vestavného systému.
  3. Hardwarové a softwarové řešení funkcí vestavného systému.
  4. Číslicové vstupy, snímání binární informace, číslicové výstupy, ovládání dvoustavových akčních členů, rozšiřování číslicových vstupů a výstupů, posílení číslicového výstupu pro ovládání dvoustavových akčních členů.
  5. Analogový vstup a výstup, převodníky, komparátory, ovládání analogových akčních členů.
  6. Připojování senzorů k vestavnému systému, moderní typy senzorů a jejich rozhraní.
  7. Ovládání vestavného systému člověkem, klávesnice, zobrazení stavu a jiné informace, displeje LED a LCD znakové i grafické a jejich ovládání.
  8. Komunikace v rámci víceprocesorového vestavěného systému, komunikace s vnějšími systémy, sériová synchronní a asynchronní, paralelní, používané protokoly, sítě. Bezdrátová komunikace.
  9. Systémový návrh, návrh systému na čipu.
  10. Možnosti a postupy návrhu systému na DPS.
  11. Napájení a spotřeba vestavěného systému. Principy a techniky úspory energie u mobilních a nositelných vestavných systémů.
  12. Typická architektura software vestavěného systému. Programové konstrukce užívané při programování vestavných systémů, styly a techniky programování vestavných systémů.
  13. Ladění a diagnostika vestavěných systémů.

Osnova ostatní - projekty, práce

  • Základní návrh malého vestavěného systému.

Průběžná kontrola studia

  • Laboratorních cvičení - 8 bodů.
  • Hodnocený projekt s obhajobou - 17 bodů.
  • Půlsemestrální písemná práce - 15 bodů.
  • Závěrečná zkouška - 60 bodů.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoPSKSkupInfo
Stpřednáškavýuky G202 08:0009:50 1MIT 2MIT MPV xx

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru