450-4083/02 – Aplikace mikrokontrolérů v biomedicínském inženýrství (AMvBI)
| 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 | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| 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 studenta obecně s mikrokontroléry založené na jádře ARM Cortex M a jejími aplikacemi zejména v oblasti biomedicínského inženýrství. Student je seznámen s možnostmi použití mikrokontrolérů včetně jejich základní konfigurace, nastavení periferií a konstrukce programu. Studenti by po absolvování tohoto kurzu měli být schopni využít mikrokontrolér pro ovládání a řízení jednoduchých hardwarových aplikací a to zejména v oblasti biomedicínského inženýrství.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Výuka odborníka z praxe (přednáška nebo cvičení)
Anotace
Předmět je zaměřen na aplikaci mikrokontrolérů ARM Cortex M a jejich využití v biomedicínském inženýrství. Osnova předmětu má tři dílčí části. V první části budou vysvětleny základní pojmy z oblasti týkající se mikroprocesorů a mikrokontrolérů. Ve střední část předmětu se věnuje jednotlivým periferiím mikrokontroléru a jejich možnostem použití. Poslední část vysvětluje aplikace mikrokontroléru v biomedicínském inženýrství pomocí základních řídicích a měřicích úloh. Laboratorní práce v předmětu zahrnuje zejména praktickou činnost s vývojovými prostředky.
Povinná literatura:
Dean, Alexander G. Embedded systems fundamentals with ARM Cortex-M based microcontrollers : a practical approach. Cambridge: ARM Education Media, 2017.
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
Student je hodnocen na základě práce v laboratoři, zápočtového testu a samostatného projektu. Zápočet se uděluje od 13. týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení minimálně 10 bodů, maximálně lze získat 40 bodů. Zkouška se skládá z písemné části – závěrečného testu (20–60 bodů). Celkové hodnocení je 51–100 bodů v souladu se studijním řádem.
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
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. Moderní trendy ve vestavěných řídicích systémech, přehled aktuálních technologií.
13. Závěrečná přednáška, shrnutí předmětu, příprava studentů ke zkoušce.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.