448-0518/01 – Číslicová a mikroprocesorová technika Bc. (ČMTB)

Garantující katedraKatedra elektronikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Pavel Brandštetter, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Pavel Brandštetter, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2006/2007Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BIL036 Ing. Pavel Bílek
BRA30 prof. Ing. Pavel Brandštetter, CSc.
DOB120 Ing. Marek Dobrovský
HRO064 Ing. Michal Hromják
KAS226 Bc.Ing. Petr Kašpařík
KOT37 Ing. Jiří Kotzian, Ph.D.
PAL70 doc. Ing. Petr Palacký, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 3+18

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

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:

Brandštetter, P., Palacký, P.: Číslicová a mikroprocesorová technika. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Kašík, V., Soušková, H.: Počítače pro řízení. Sylaby na WWW stránkách Katedry měřicí a řídicí techniky, 2002.

Doporučená literatura:

Brandštetter, P.: Elektronika. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Brandštetter, P.: Mikropočítačové řídicí systémy II. 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. 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. 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.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Kontrolní testy TEST č.1, TEST č.2. Podmínky udělení zápočtu: Účast na laboratorní výuce (100%). Odevzdání protokolů z měření. Absolvování všech kontrolních testů v řádném termínu. Získání minimálně 25 bodů. Bodové hodnocení cvičení - maximálně 40 bodů, z toho: test T1 - max. 10 bodů, test T2 - max. 10 bodů, laboratorní úlohy - max. 20 bodů.

E-learning

Další požadavky na studenta

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

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 10  0
                Laboratorní práce č.2 Laboratorní práce 10  0
                Písemka Písemka 10  0
                Písemka č. 2 Písemka 10  0
        Zkouška Zkouška 60 (60) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 30  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 30  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3943) Mechatronika (3906R006) Mechatronické systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3943) Mechatronika (3906R007) Automobilová elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika K čeština Šumperk 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika P čeština Rožnov pod Radhoštěm 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika K čeština Šumperk 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3943) Mechatronika (3906R006) Mechatronické systémy P čeština Ostrava povinný stu. plán
2008/2009 (B3943) Mechatronika (3906R007) Automobilová elektronika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3943) Mechatronika (3906R006) Mechatronické systémy K čeština Ostrava povinný stu. plán
2008/2009 (B3943) Mechatronika (3906R007) Automobilová elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2648) Projektování elektrických zařízení (2648R999) Společné studium P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2648) Projektování elektrických zařízení (2648R999) Společné studium K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku