450-4040/01 – Mikroprocesorová a řídicí technika (MŘT)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Michal Prauzek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Michal Prauzek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
JAN0389 Ing. Karolína Gaiová
CHR0080 Ing. Libor Chrástecký
PRA132 doc. Ing. Michal Prauzek, Ph.D.
STA048 Ing. Martin Stankuš, Ph.D.
VIT0083 Ing. Martin Vitásek
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je aplikace mikroprocesorové techniky v oblasti řídicích systémů. Student je seznámen s architekturami, konstrukcí a vývojem počítačových řídicích systémů. Studenti by po absolvování tohoto kurzu měli být schopni sami navrhnout koncepci mikroprocesorového řídicího systému pro jisté třídy úloh řízení, vybrat vhodné součásti systému a vytvořit odpovídající programové vybavení pro použitý mikroprocesor.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět je zaměřen na řídicí systémy založené na mikroprocesorech. Shrnuje nezbytné znalosti digitálních obvodů, programování mikroprocesorů a jejich využití v řízení. Jednotlivé přednáškách vysvětlují postupně základy digitální techniky, základní principy mikroprocesorů, jednotlivé jejich části mikroprocesorových řídicích systémů až po jejich návrh. Náplní cvičení je pak zvládnutí programování jednočipových mikropočítačů pro řízení.

Povinná literatura:

Prauzek M.: Mikroprocesorová a řídicí technika, učební texty a návody do cvičení, 2013

Doporučená literatura:

WHITE, Elecia. Making embedded systems. Sebastopol: O´Reilly, c2012, xiv, 310 s. ISBN 978-1-449-30214-6. BARR, Michael a Anthony J MASSA. Programming embedded systems: with C and GNU development tools. 2nd ed. Sebastopol: O’Reilly, 2006, xxi, 301 s. ISBN 978-0-596-00983-0. BERGER, A. Embedded systems design. Vyd. 1. San Francisco: CMP Books, 2002, 237 s. ISBN 1-57820-073-3. CATSOULIS, John. Designing embedded hardware. 2nd ed. Sebastopol: O´Reilly, 2005, xvi, 377 s. ISBN 0-596-00755-8. GANSSLE, Jack G a Michael BARR. Embedded systems dictionary. San Francisco, CA: CMP Books, c2003, x, 291 p. ISBN 157820120

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžný test Semestrální projekt

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Náplň přednášek: 1. Typy řídicích systémů a jejich realizace. Digitální technika. Číselné soustavy. Kódování. 2. Mikroprocesorová technika v řídicích systémech. Struktura a funkce číslicového počítače. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače. 3. Programování mikroprocesorových řídicích systémů. Programovací jazyky. Jazyk C pro mikroprocesory. 4. Přerušovací systém počítače. Programování obsluhy přerušení. Technika přímého přístupu do paměti DMA. 5. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení – číslicové vstupy a výstupy. časovače, PWM. 6. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - Analogové vstupy a výstupy. 7. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky. 8. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů. Porovnání vlastností mezi MCU a DSP.Rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip,… . Porovnání procesorů a FPGA. 9. 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. 10. Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA. 11. Konstrukce počítačových řídicích systémů. Vestavěné systémy řízení. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače. 12. Operační systémy pro řízení. Zpracování informací v reálném čase. Operační systémy pro řízení v reálném čase. RT-linux, QNX, VxWorks. 13. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES. 14. Závěrečná přednáška. Shrnutí učiva předmětu. Příprava studentů ke zkoušce. Náplň laboratorních cvičení: 1. Bezpečnost práce v laboratořích. Číselné soustavy. Kódování dat v počítačích. Aritmetické operace v jiných číselných soustavách, operace v přímém, inverzním a doplňkovém kódu. 2. Seznámení se s vývojovým prostředím Freescale CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu. 3. Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru. 4. Jazyk C pro mikroprocesory. Proměnné v mikroprocesoru. Funkce. Chod programu. 5. PWM výstup. Ovládání jasu LED diody. Tvorba analogového napětí. 6. A/D převodník. Měření analogových signálů. 7. Časovače a čítače. Generování signálu pomocí operace srovnání „Output compare“ Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu. 8. Časovače a čítače. Měření signálu pomocí operace zachycení „Input capture“ . Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu. 9. Programování uživatelských rozhraní – klávesnice. 10. Programování uživatelských rozhraní – display. 11. Sériový kanál. Komunikace s PC 12. Průběžný test. Zadání a řešení semestrální práce. 13. Řešení semestrální práce 14. Uzavření předmětu. Předání výsledků řešení semestrální práce. Udělení zápočtu

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku