430-2203/06 – Číslicová a mikroprocesorová technika I (ČMT1)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS, USP | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Po absolvování předmětu studenti budou znát funkci logických obvodů, umí definovat požadavky na mikropočítačové systémy, umí vysvětlit funkci jednotlivých částí mikropočítačových řídicích systémů a aplikovat získané poznatky při praktickém návrhu mikropočítačového systému.
Student je seznámen s architekturami, konstrukcí a vývojem mikropočítačových systémů. Do použitých výpočetních prostředků jsou zahrnuty především vývojové desky s jednočipovými mikropočítači s uživatelskými vstupními a výstupními jednotkami.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět se zaměřuje na základní poznání funkcí logických obvodů, mikroprocesorů a jejich aplikací v elektrotechnice. Náplň předmětu se opírá o poznatky z teorie elektrických obvodů, základů teoretické elektrotechniky a elektroniky. Získané poznatky tvoří součást všeobecných znalostí bakaláře, který je zaměřen na aplikace elektroniky a řídicí techniky.
Povinná literatura:
Palacký, P., Prauzek, M.: Číslicová a mikroprocesorová technika. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2013
Davídek, V., Antošová, M.: Číslicová technika. KOPP, 2009
Brandštetter, P., Palacký, P.: Číslicová a mikroprocesorová technika. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005.
Pinker, J.: Mikroprocesory a mikropočítače. BEN - technická literatura, 2004
Kašík, V., Soušková, H.: Počítače pro řízení. Sylaby na WWW stránkách Katedry měřicí a řídicí techniky, 2002.
Brey B.B.: The Intel microprocessors: architecture, programming and interfacing. Prentice Hall,London, 1994.
Steckhahn, A.D., Otter, J.D.: Industrial applications for microprocessors. Reston Publishing Company, 1982.
Microprocessors and microsystems. Oxford Elsevier, ISSN 01141-9331.
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrolní testy TEST č.1 - max. 25 bodů,TEST č.2. - max. 25 bodů
Další požadavky na studenta:
Účast na laboratorní výuce (100%).
Odevzdání protokolů z měření.
Absolvování všech kontrolních testů v řádném termínu.
laboratorní úlohy z 1. části - max. 25 bodů
laboratorní úlohy z 2. části - max. 25 bodů
E-learning
Studijní opory jsou dostupné v LMS studentům předmětu.
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Logické funkce, jejich zápis a minimalizace. Logické členy a jejich realizace, TTL, DTL, CMOS. Rozvod logických úrovní. Propojování integrovaných obvodů.
Kombinační logické obvody a jejich návrh. Kodéry, dekodéry.
Multiplexery, demultiplexery, logické komparátory, sčítačky.
Sekvenční logické obvody a jejich návrh. Klopné obvody. Čítače, registry.
Polovodičové paměti. Paměti RWM, PROM, EPROM.
Styk mikropočítače s analogovým prostředím. Analogový vstup, analogový výstup. Kódy pro A/D a D/A převody.
D/A převodníky. A/D převodníky.
Struktura a funkce výpočetního systému. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače, délka slova. Struktura a vlastnosti mikroprocesorů MCU a DSP. Přerušovací systém počítače, technika přímého přístupu do paměti DMA.
Konstrukce mikroprocesorů pro řízení. Vestavěné systémy. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů např. rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip, aj. Porovnání funkce procesorů a FPGA v aplikaci.
Rodina mikroprocesorů Freescale. Vnitřní struktura procesoru, mapa paměti, zásobník, adresní mody, instrukční soubor, konfigurační registry, generátor systémových hodin, jednotky rozhraní, ochranné obvody procesoru, přerušovací systém - zdroje, způsob zpracování, čítače, časovače, sériové a paralelní komunikační rozhraní.
Prostředky pro styk s technologickým procesem - Analogové vstupy a výstupy, PWM, číslicové vstupy a výstupy. Prostředky pro uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky.
Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA.
Vlastnosti nástrojů pro generaci cílového kódu procesoru z vyšších programovacích jazyků jako je jazyk C, Java aj. Prostředí CodeWarrior.
Operační systémy pro řízení. v reálném čase (RT-Linux, QNX, VxWorks). Generace cílového systému do mikroprocesorového systému z hostitelského prostředí Windows a Linux. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES.
Cvičení:
Opakování - logické obvody, použití kombinačních a sekvenčních obvodů v mikroprocesorové technice.
Vstupní a výstupní obvody pro přizpůsobení signálů, generátory hodin.
Úprava analogových a digitálních signálů.
TEST č.1. - Základy číslicové techniky.
TEST č.2. - Základy mikroprocesorové techniky.
Laboratoře:
Logické členy - laboratorní úloha.
Sběrnicové obvody - laboratorní úloha.
Jednoduché dekodéry adres - laboratorní úloha.
D/A převodník - laboratorní úloha.
Seznámení se s vývojovým prostředím CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C v prostředí CodeWarrior. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu - laboratorní úloha.
Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru - laboratorní úloha.
Časovače a čítače. Čekací smyčky. Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu - laboratorní úloha.
PWM výstup. Tvorba analogového napětí - laboratorní úloha.
A/D převodník. Měření analogových signálů - laboratorní úloha.
Sériový kanál. Komunikace s PC - laboratorní úloha.
Projekty:
Semestrální projekt - individuální práce s mikroprocesory.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky