Detail předmětu

Návrh externích adaptérů a vestavěných systémů

NAV Ak. rok 2006/2007 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Jednotlivá témata přednášek jsou zaměřena na dílčí problémy, které musí návrhář řešit při návrhu adaptérů periferních zařízení a komponent vestavěných systémů. Studenti budou seznámeni s principy činnosti V/V sběrnic a principy komunikace s adaptéry (komunikace s paměťovými prvky, registry, generování žádosti o přerušení a její obsluha, generování žádosti o DMA a její obsluha). Budou seznámeni s typickými aplikacemi vestavěných systémů, a principy jejich návrhu, typy vstupů/výstupů. Pozornost bude zaměřena také na principy výstavby operačních systémů pro vestavěné systémy. Laboratorní cvičení budou zaměřena na prezentaci těchto principů při návrhu vestavěných systémů a externích adaptérů v prostředí návrhového systému.

Garant předmětu

Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc.

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška

Rozsah

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

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

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. Naučí se rozhodovat mezi možnými způsoby realizace, tzn. rozdělit implementaci mezi obvodové a programové prostředky. Seznámí se se současnými nástroji pro podporu práce návrháře. Naučí se navrhovat externí adaptéry základních periferních zařízení a samostatně pracující počítačové systémy nasazené do reálného prostředí a účelově komunikující s uživatelem, příp. dalšími nadřazenými systémy.

Cíle předmětu

Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů, demonstrovat tyto principy při návrhu externích adaptérů a vestavěných systémů. Využít znalosti získané předmětech zabývajících se návrhem číslicových systémů pro návrh a implementaci složitých číslicových systémů s komplikovaným sekvenčním chováním. Naučit studenty analyzovat podmínky, 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 komponent externích adaptérů a vestavěných systémů a s využitím návrhových systémů pro návrh těchto komponent.

Doporučené prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Principy konstrukce číslicových systémů a jejich komponent.

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, architektura procesorů.
  3. Operační systémy vestavěných aplikací. Paměťový subsystém.
  4. Číslicové vstupy a výstupy. Analogové vstupy a výstupy.
  5. Ovládání vestavěného systému člověkem.
  6. Bezpečnost a odolnost proti poruchám. Pokročilé architektury a paralelismus ve vestavěných systémech.
  7. Systémová sběrnice, principy její konstrukce, komunikace.
  8. Principy řízení periferních operací. 
  9. V/V sběrnice, principy řízení periferních zařízení přes V/V sběrnici. 
  10. Principy konstrukce paměťových obvodů na adaptérech. 
  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

  1. Ovládání číslicových vstupů a výstupů.
  2. Analogové vstupy a výstupy.
  3. Čítače a časovače.
  4. Ovládání klávesnice a displejů.
  5. Analýza komunikace s externím adaptérem přes systémovou sběrnici.
  6. Analýza obsluhy žádosti o přerušení a DMA přenosů na systémové sběrnici.
  7. Analýza dějů na rozhraní Centronics pomocí logického analyzátoru.
  8. Návrh obvodů externího adaptéru v prostředí návrhového systému.

Průběžná kontrola studia

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Kontrolovaná výuka

Účast v laboratorních cvičeních.

Nahoru