Detail předmětu

Mikroprocesorové a vestavěné systémy

IMP Ak. rok 2022/2023 zimní semestr 6 kreditů

Vestavěné systémy, základní pojmy, aplikace. Architektura mikrokontrolérů. Paměťový subsystém.Programovací model, programování ARM jádra mikrokontroléru a využití zásobníku, podsystém přerušení a jehoprogramování. Periferní jednotky na čipu a jejich programování: generátor hodin, časovač, komunikačnírozhraní UART, IIC a SPI, analogový a číslicový vstup a výstup. Specifikaprogramování vestavěných systémů v jazyce C.

Garant předmětu

Koordinátor předmětu

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

  • 39 hod. přednášky
  • 6 hod. cvičení
  • 8 hod. laboratoře
  • 12 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 51 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 19 bodů půlsemestrální test (písemná část)
  • 16 bodů laboratoře
  • 14 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Stránky předmětu

  • Detailní informace o organizaci semestru najdete na této stránce
  • Přednášky jsou streamovány z posuchárny D105

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Studenti jsou obeznámeni s obecnou strukturou mikrokontrolérů a specifiky návrhu vestavěných systémů s využitím mikrokontrolérů. Studenti jsou schopni vytvořit a odladit podprogramy a inicializační rutiny pro jednotlivé periferníobvody. Umí používat základní techniky ladění aplikačních programů vytvořených v jazyce C.

Cíle předmětu

Seznámit studenty s realizací vestavěných systémů mikrokontrolérem a architekturami mikrokontrolérů. Seznámit s činností jejich jednotlivých podsystémů a to zejména: CPU-programovací model, flash paměť, časovač, podsystém přerušení, komunikační rozhraní, AD převodník. Naučit studenty zásady a techniky programování vestavěných systémů ve vyšším programovacím jazyce C.

Proč je předmět vyučován

Vestavné počítačové systémy dnes tvoří obrovský a stále rostoucí trh, který s příchodem internetu věcí pravděpodobně ještě dále poroste. Na jednu stranu jde o programování a aplikaci počítačů, jak je známe, na druhou stranu však vestavné počítačové systémy mají při své aplikaci a programování některá specifika a zvláštnosti, které u klasických počítačů nejsou tak důležité nebo je není třeba řešit. To je dáno zejména silnou vazbou vestavného počítače na hardware a okolní procesy. Typickým představitelem počítače pro vestavné aplikace je tzv. mikrokontrolér, obsahující na jednom čipu celý počítač s různými rozhraními a řadou podpůrných hardwarových modulů, které slouží k zjednodušení, zrychlení nebo usnadnění programování aplikací. Mikrokontrolérů se celosvětově ročně vyrobí a nasadí v nejrůznějších aplikacích desítky miliard. Umožňují díky flexibilitě softwarového řešení nejen inovovat a zlevňovat spousty existujících systémů a aplikací (od hraček přes domácí spotřebiče a automobily až po výrobu a průmyslové stroje), ale přináší neustále i nové možnosti, produkty a otevírají nové trhy (např. již zmíněný internet věcí), které by bez existence této formy počítačů nebyly vůbec možné. V předmětu IMP se studenti seznámí s použitím a programováním typických současných mikrokontrolérů, poznají typické moduly, které jsou na čipech k dispozici, jejich použití v aplikacích, základní problémy vestavěných systémů s mikrokontroléry a jejich řešení.

Prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Znalost struktury základní procesorové jednotky (CPU) a souvisejících počítačových obvodů, základů elektroniky a techniky programování počítačů na strojové úrovni. Základní znalosti programování v jazyce C.

Technické vybavení

 

Literatura studijní

  • Přednáškové materiály, materiály z democvičení a HW cvičení.

Osnova přednášek

  1. Úvod do vestavěných systémů.
  2. Jádro ARM pro mikrokontroléry. 
  3. Paměť mikrokontrolérů, přerušení. 
  4. Programování v jazyce C.
  5. Komunikační rozhraní.
  6. Připojení vstupu a výstupu k mikrokontroléru, porty.
  7. Časování, čítače, časovače.
  8. Připojení analogového vstupu a výstupu.
  9. Generování hodin.
  10. Napájení a spotřeba vestavěných systémů.
  11. Praktické aspekty návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry.
  12. Platforma ESP32.
  13. Systémy reálného času.

Osnova laboratorních cvičení

  1. Seznámení s laboratorním kitem, sériová komunikace.
  2. Číslicový vstup/výstup.
  3. Programování časovače, PWM.
  4. Analogový vstup.

Osnova ostatní - projekty, práce

Povinný individuální nebo výjimečně i týmový projekt v rozsahu 12 hodin.

Průběžná kontrola studia

Řešení čtyř laboratorních úloh s obhajobou řešení (celkem 16 bodů).

Půlsemestrální písemný test (až 19 bodů).

Vypracování projektu s povinným odevzdáním do IS za až 14 bodů, přičemž pro získání zápočtu je podmínkou dosažení minimálního hodnocení 5 bodů za projekt.

Písemná semestrální zkouška za až 51 bodů, podmínkou úspěšného složení zkoušky je získání alespoň 20 bodů z této písemné zkoušky.

Kontrolovaná výuka

Účast na přednáškách a demonstračních cvičeních v tomto předmětu není kontrolována. Kontrolovanou výukou jsou laboratoře a projekt. Laboratorní cvičení se nenahrazuje s výjimkou řádně doložené a uznané překážky ve studiu a po dohodě s vyučujícím v laboratoři.

Podmínky zápočtu

Vypracování projektu s povinným odevzdáním do IS a dosažením minimálního hodnocení 5 bodů.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoKapacitaPSKSkupInfo
Po laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 09:0010:5020 3BIT xx Šimek
Po laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 09:0010:5020 3BIT xx Šimek
Po laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Šimek
Po laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Šimek
Út laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 07:0008:5020 3BIT xx Strnadel
Út laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 07:0008:5020 3BIT xx Strnadel
Út zkouška 2023-01-03 D0206 D0207 D105 E104 E105 E112 G202 09:0010:30řádná
Út laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 09:0010:5020 3BIT xx Strnadel
Út laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 09:0010:5020 3BIT xx Strnadel
Út laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5021 3BIT xx Šimek
Út laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Šimek
Út laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Šimek
Út laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Šimek
Út zkouška 2023-01-17 D0206 D105 16:0017:301. oprava
St laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Mrázek
St laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Mrázek
St laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Strnadel
St laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Strnadel
St laboratoř 5., 7., 9., 11. výuky L306.1 L306.2 15:0016:5020 3BIT xx Strnadel
St laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 15:0016:5020 3BIT xx Strnadel
Čt laboratoř 5., 7., 11., 13. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Mrázek
Čt laboratoř 6., 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 11:0012:5020 3BIT xx Mrázek
Čt laboratoř 5., 7., 13. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Šimek
Čt laboratoř 8., 10., 12. výuky L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Šimek
Čt laboratoř 2022-10-27 L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Strnadel
Čt laboratoř 2022-12-01 L306.1 L306.2 13:0014:5020 3BIT xx Strnadel
přednáška 1., 2., 5., 7., 8., 10., 11., 12., 13. výuky D0206 D105 10:0012:509999 3BIT 10 - 19 Růžička
přednáška 4., 9. výuky D0206 D105 10:0012:509999 3BIT 10 - 19 Bidlo
přednáška 2022-10-07 D0206 D105 10:0012:509999 3BIT 10 - 19 Strnadel
cvičení 3., 8., 10. výuky D0206 D105 13:0013:509999 3BIT 10 - 19 Strnadel
cvičení 5., 11. výuky D0206 D105 13:0013:509999 3BIT 10 - 19 Růžička
cvičení 2022-09-30 D0206 D105 13:0013:509999 3BIT 10 - 19 Šimek
zkouška 2023-01-27 D105 16:0017:302. oprava

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru