430-4101/01 – Číslicová a mikroprocesorová technika II (ČMT2)
| 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 | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Po absolvování předmětu student umí definovat požadavky na mikropočítačové řídicí systémy, umí vysvětlit detailní funkci jednotlivých částí mikropočítačových řídicích systémů a aplikovat získané poznatky při praktickém návrhu mikropočítačového řídicího systému. Získané poznatky tvoří součást všeobecných znalostí elektroinženýra zejména, je-li zaměřen na aplikace v oblasti průmyslové elektroniky.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Předmět se zaměřuje na poznatky z číslicové techniky a mikroprocesorové techniky. Náplň předmětu se opírá o poznatky z teorie elektronických obvodů, elektroniky a analogové techniky.
Povinná literatura:
Brandštetter, P., Palacký, P.: Číslicová a mikroprocesorová technika. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005.
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.
Palacký, P.: Signálové procesory. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005.
Künzel, K., Žáček, J.: Mikroprocesorová technika. ČVUT Praha, 1996.
Vrba, R.: Technika číslicových obvodů - CMOS. VUT Brno, 1987.
Lojík, V., Sýkora, J.: Číslicová a impulsová technika. ČVUT Praha, 1986.
Kočiš, I., Šulko, I. : Mikroprocesory a mikropočítače. ALFA, SNTL 1986.
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:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrolní testy TEST č.1, TEST č.2 (viz. cvičení).
Podmínky udělení zápočtu:
Povinná účast na laboratorních cvičeních.
Celkem 4 laboratorních cvičení hodnocených max. 5 body, tj. celkem max. 20 bodů z lab. cvičení.
Povinné absolvování 2 kontrolních testů v řádném termínu. Test je hodnocen max. 10 body, tj. celkem max. 20 bodů z testů.
Při opakování testu je test hodnocen pouze 80% dosažených bodů.
Ze cvičení je možno získat max. 40 bodů, pro udělení zápočtu je třeba dosáhnout min. 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 členy a jejich realizace. Logické členy TTL, DTL, CMOS, rozvod logických úrovní, propojování integrovaných obvodů, úpravy vstupních logických signálů, tvarovací obvody, výstupní členy, buzení dlouhého vedení.
Kombinační logické obvody a jejich návrh. Kodéry, dekodéry, multiplexory, demultiplexory, logické komparátory, sčítačky.
Sekvenční logické obvody a jejich návrh. Klopné obvody, čítače, registry. Polovodičové paměti. Paměti RWM, PROM, EPROM.
Architektura mikropočítačových systémů. Základní struktura mikropočítače a mikroprocesoru, činnost mikroprocesoru, přerušení.
Sběrnice. Klasifikace sběrnic v mikropočítačovém systému, princip společné sběrnice, základní druhy přenosů po sběrnici. Adresní dekodéry.
Komunikace mikropočítače s periferiemi. Řízení komunikace. Přenos dat,obvody vstupu a výstupu, chyby přenosu a jejich redukce. Sériová rozhraní.
Styk mikropočítače s analogovým prostředím. Analogový vstup, analogový výstup. A/D převodníky. D/A převodníky. Kódy pro A/D a D/A převody. Systémový návrh styku s analogovými signály.
Mikroprocesory a mikropočítače. Rozdělení procesorů, základní architektury. Jednočipové mikropočítače základní charakteristika. Architektura, paměťový prostor, ALU, systém přerušení, periferie.
Charakteristika 16-ti bitových mikropočítačů. Principiální řešení struktury procesorové jednotky. Přehled vývojových stupňů řady Intel 196. Stavba procesorové jednotky s procesorem 80C196KB, KC, MC. Organizace paměti, rozdělení paměťového prostoru.
Popis architektury mikroprocesorů, speciální funkční registry, přehled vestavěných periferií. Přímý přístup do paměti DMA, časovače procesoru. Jednotka rychlých vstupů a výstupů, pulsně-šířkový modulátor. Analogově číslicový převodník, sériová linka. Univerzální vstupy a výstupy, uživatelské porty. Přerušení, jeho obsluha, časové průběhy, maskování přerušení.
Signálové procesory. Rozdělení, vlastnosti, aplikace. Rozdíly mezi procesory CISC, RISC a signálovými procesory.
Aritmetika čísel s pevnou řádovou čárkou, aritmetika čísel s pohyblivou řádovou čárkou, výhody použití. Formáty dat a operace s pohyblivou řádovou čárkou, převod na pevnou řádovou čárku. Paměti CACHE, pipelining instrukcí, pipelining procesů.
Základní charakteristika signálových procesorů TMS320XXX, přehled generací, typy architektur, použití. Základní parametry, vnitřní architektury. Organizace paměťového prostoru, typy adresování, operace s pamětí. Centrální aritmeticko-logická jednotka CALU, HW podpora operací, HW násobička. Sériová linka. Styk s periferiemi. Instrukční soubor.
Typické aplikace mikropočítačů a signálových procesorů v oblasti průmyslové elektroniky.
Cvičení:
Opakování - logické obvody TTL, použití a aplikační vlastnosti v mikroprocesorové technice. Zadání semestrálního projektu.
Vstupní a výstupní obvody pro přizpůsobení signálů, generátory hodin.
Vlastnosti jednotlivých částí mikropočítačových systémů.
Úprava analogových a digitálních signálů pro zpracování v 16-ti bitových MŘS.
TEST č. 1.
Opakování probraných témat, prostředky pro programování pamětí a obvodů PAL, GAL.
Vývojové prostředky pro tvorbu aplikačního software, komunikace s nadřazeným systémem.
Začlenění mikropočítačového systému do řídicího systému průmyslové elektroniky. TEST č. 2.
Laboratoře:
Obvody pro zkrácení pulsů, generátory hodin - laboratorní úloha
Návrh kombinačního a sekvenčního logického obvodu - laboratorní úloha
Sběrnicové obvody, Jednoduché dekodéry adres - laboratorní úloha.
Aplikace převodníku úrovní MAX 232 pro sériovou komunikaci - laboratorní úloha.
Komunikace mikropočítačového systému s klávesnicí a LED zobrazovači - laboratorní úloha.
Návrh A/D převodník - laboratorní úloha.
Jednočipový mikropočítač 8051, 80535 - výukový systém - laboratorní úloha.
Řízení ss motorku pomocí jednočipového mikropočítače - laboratorní úloha.
Sestavení programu PI-regulátoru pro systém s 80C196 KB - laboratorní úloha.
Vývojový software zajištěn v anglické verzi.
Projekty:
Semestrální projekt - Návrh mikropočítačového řídicího systému. (10 hodin)
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky