450-4040/01 – Mikroprocesorová a řídicí technika (MŘT)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| 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
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:
Další studijní materiály
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky