430-2203/07 – 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 | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | 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
Study supports are available in the LMS to students of the course.
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.