450-4012/03 – Vestavěné řídicí systémy (VRS)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámit studenty s mikrokontroléry a jejich periferiemi v návaznosti na implementaci této technologie do vestavěných řídicích systémů. Obsahem jednotlivých přednášek a cvičení je učivo týkající se samotného mikrokontroléru a detailně jeho periferií. Po absolvování předmětu jsou studenti schopni zvolit pro řešený úkol vhodné technické prostředky, programovat mikrokontrolér a konfigurovat jeho periferie, což umožní implementovat zadané algoritmy řízení.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Výuka odborníka z praxe (přednáška nebo cvičení)
Anotace
Předmět se zabývá uplatněním mikrokontrolérů v aplikacích vestavných řídicích systémů. V předmětu je popsána architektura vybraného mikrokontroléru a současně jsou popsány periferie, které daný mikrokontrolér obsahuje. Jedná se o zejména o prostředky číslicového a analogového spojení s okolím, možnosti časování, komunikace a dalších pokročilých periferií. Náplní cvičení je pak zvládnutí technických prostředků a programování mikrokontrolérů s jádrem ARM Cortex M.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Zhu, Yifeng. Embedded Systems with ARM® Cortex-M3 Microcontrollers in Assembly Language and C. E-Man Press, LLC,
2014.
Ganguly, Amar K. Embedded Systems : Design, Programming and Applications. Oxford: Alpha Science International Ltd,
2014
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
písemka
samostatný projekt
Podmínky udělení zápočtu:
Student je klasifikován na základě 1 testu, za 5-20 bodů, a samostatného projektu za 5-20 bodů. Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů , max. lze získat 40 bodů . Zkouška - Písemná část - závěrečný test - 20 - 40 bodů. Ústní část 10 - 20 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Časový harmonogram přednášek:
1. Vestavěné řídicí systémy: základní specifikace a současné trendy vestavěných aplikací, shrnutí teorie mikroprocesorů a mikrokontrolérů.
2. Mikrokontrolér: jádro ARM Cortex M, topologie mikrokontroléru a jeho vlastnosti
3. Základní konfigurace mikrokontroléru: hodinový signál, watchdog, JTAG, napájecí systém, referenční napětí, pouzdro, základní konfigurační registry mikrokontroléru.
4. Konfigurace vstupně výstupního rozhraní, konfigurační registry, elektrické vlastnosti portu, periferie PORT a GPIO.
5. Přerušování systém ARM Cortex M, řadič přerušení (NVIC), zdroje přerušení, priorita přerušení, vektor přerušení, obsluha přerušení. Interní propojení periferií mikrokontroléru.
6. Čítače a časovače: SysTick, generátory periodického přerušení, pokročilé časovače, časovače reálného času, low-power časovače.
7. Digitalizace signálu v mikrokontroléru: AD převodníky a jejich konfigurace, synchronizace, multiplexace a korektní implementace.
8. Další analogové periferie: DA převodník a analogový komparátor.
9. Základní komunikační periferie a jejich konfigurace: UART, I2C, SPI. Komunikace s externí pamětí.
10. Pokročilá komunikační rozhraní: USB, Ethernet a bezdrátové komunikační standardy.
11. Přímý přístup do paměti (DMA): Techniky použití a konfigurace periferie DMA.
12. Metody nízké spotřeby energie: low power módy, cyklování, buzení systému.
13. Moderní trendy ve vestavěných řídicích systémech, přehled aktuálních technologií.
14. Závěrečná přednáška, shrnutí předmětu, příprava studentů ke zkoušce.
Praktická cvičení v laboratoři budou probíhat v tématickém souladu s přednáškami v těchto okruzích:
- Základní seznámení s technologií ARM Cortex M a systémová konfigurace mikrokontoléru
- Periferie a jejich konfigurace: vstupně-výstupní rozhraní, přerušovací systém, čítače a časovače, analogově-digitální převodníky, digitálně-analogové převodníky, analogové komparátory, komunikační rozhraní UART, SPI, I2C, přímý přístup do paměti.
- Implementace úloh na základě znalosti periferií, kombinace využití periferií v aplikační praxi.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.