430-2203/07 – Číslicová a mikroprocesorová technika I (ČMT1)

Garantující katedraKatedra aplikované elektronikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KIR0024 Ing. Štěpán Kirschner
PAL70 prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.
PRA132 doc. Ing. Michal Prauzek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 3+2

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:

Brandštetter, P. a kol.: Elektronika - Prvky elektronických obvodů. Učební text, VŠB-TU Ostrava, 2007, ISBN 978-80-248-1481-0. Brandštetter, P.: Elektronika - Základní analogové elektronické obvody. Učební text pro kombinované a distanční studium, VŠB-TU Ostrava, 2015. Brandštetter, P.: Mikropočítačové řídicí systémy II. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2012. Palacký, P.: Mikropočítačové řídicí systémy I. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Palacký, P.: Mikroprocesory. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Srovnal, V.: Operační systémy pro řízení v reálném čase. VŠB-Technická univerzita Ostrava, 2003 Palacký, P.: Signálové procesory. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Künzel, K., Žáček, J.: Mikroprocesorová technika. ČVUT Praha, 1996.

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

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 (5 hodin). Protokoly z laboratorních úloh (5 hodin).

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Klasifikovaný zápočet Klasifikovaný zápočet 100 (100) 51 3
        Test č. 1 Písemka 25  10
        Test č. 2 Písemka 25  10
        Laboratorní protokoly z 1. části semestru Laboratorní práce 25  10
        Laboratorní protokoly z 2. části semestru Laboratorní práce 25  10
Rozsah povinné účasti: 80% účast na teoretických cvičeních. Povinná účast na laboratorní výuce. Povinné absolvování 2 kontrolních testů v řádném termínu.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2024/2025 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2023/2024 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2023/2024 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A150004) Počítačové systémy pro průmysl 21. století KYB P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A150004) Počítačové systémy pro průmysl 21. století KYB P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A150004) Počítačové systémy pro průmysl 21. století KYB P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0713A060008) Automobilové elektronické systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy BŘI P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150004) Počítačové systémy pro průmysl 21. století KYB P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B3973) Automobilové elektronické systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.