454-0511/01 – Mikropočítačová technika (MT)
| Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Radek Novák, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Radek Novák, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2004/2005 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Rozumět stavbě mikroprocesorových systémů, používaným obvodům a jejich programování.
Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti mikropočítačové techniky.
Vyučovací metody
Anotace
Číslicové obvody. Obvody TTL. Obvody, odvozené z TTL: S, LS, ALS. Rušení v obvodech TTL. Obvody CMOS, HC, HCT. Připojování obvodů ke sběrnici. Počítače architektury von Neumannovy a harvardské. Mikroprocesor, bloková struktura. Instrukce, strojové a operační cykly, stavy. Aritmetická a logická jednotka. Paměti. Podpůrné obvody mikroprocesoru. Handshake. Interrupt. Strojový kód, assembler, vztah k vyšším jazykům. Signálový procesor. Procesory CISC/RISC.
Povinná literatura:
Babák, M., Chládek,L. : Architektura a technické vlastnosti jednočipových mikrořadičů 8051, TESLA Eltos, 1987
Babák,M., Laurynová,V. : Programovací jazyk asembler 8051, TESLA Eltos, 1987
Bilík, P., Žídek, J. : Programování mikroprocesorových modulů, VŠB TU Ostrava,1998
Skalický, P. : Mikroprocesory řady 8051,vydání 2.rozšířené, BEN 1998
Hrbáček, J. : Mikrořadiče PIC16CXX a vývojový kit PICSTART, BEN, 1997
Minasi, M. : PC velký průvodce hardwarem, Grada 1996
Brandejs, M. : Mikroprocesory INTEL Pentium a spol., Grada 1994.
Doporučená literatura:
Litschmann, J.: Mikropočítače, VŠB Ostrava 1980
Zděnek, J. : Mikropočítače řady '51, ČSVTS - FEL ČVUT, 1989
Katalogový list procesoru PIC16F877, www.microchip.com .
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrola zda program splňuje požadavky na stav programu v kontrolním týdnu. Student je přitom dotazován na funkci jednotlivých instrukcí, direktiv ve svém programu, na použití čítačů/časovačů, na funkci přerušení. Správnost odpovědí na těchto několik dotazů je rovněž směrodatná pro hodnocení, zda student prošel kontrolním týdnem úspěšně či ne.
UPOZORNĚNÍ Kontrolní týden je právě a pouze 10.týden semestru.
Podmínky udělení zápočtu:
Podmínkou pro udělení zápočtu je splnění těchto dvou bodů:
1.Odměření 5 laboratorních úloh a odevzdání laboratorních protokolů. Z každé laboratorní úlohy je možné získat max. 3body.
2.Vytvoření zadaného programu pro mikroprocesor plnícího funkci přesně podle zadání. Student musí prokázat dokonalou znalost svého programu zodpovězením dotazů cvičícího učitele. Musí být schopen v patř. simulátoru navodit situaci dle specifikace vyučujícího. Tato orientace v úkolu se kontroluje zejména v 10. - kontrolním týdnu a při udělování zápočtu. Podmínkou zápočtu je i odevzdání vytištěného programu na papíře, dostatečně okomentovaného, s formulovaným zadáním, jméno studenta, šk.rok, název předmětu. Za tento program je možno získat jedno z těchto tří následujících bodových hodnocení :
.....20 bodů. To v případě, že student dosáhl při 5laboratorních úlohách aspoň 10bodů, a úspěšně prošel kontrolním 10.cvičením, a program nejpozději v posledním cvičení semestru plní všechny funkce a student mu rozumí.
.....10 bodů. To v případě, že student nedosáhl při 5laboratorních úlohách alespoň 10bodů nebo prošel kontrolním 10.cvičením neúspěšně, nicméně program nejpozději v posledním cvičení semestru plní všechny funkce a student mu rozumí.
.....0 bodů. To v případě že program nejpozději v posledním cvičení semestru neplní všechny funkce nebo mu student nerozumí.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Obvody TTL bipolární. Konstrukce obvodů NAND a NOR, charakteristiky vstupní, výstupní, převodní. Napětí vstupní a výstupní, garantovaná šumová imunita. Poměry proudové. Logický zisk. Vliv paralelně spojených vstupů. Dynamické parametry.
Obvody, odvozené z TTL: S, LS, ALS. Proudové poměry, rychlosti. Obvody se zvýšeným ziskem, s otevřeným kolektorem, s třístavovým výstupem. Spojení obvodů TTL s mechanickými kontakty, s výkonovými prvky. Převody mezi různými napěťovými úrovněmi.
Obvody NMOS a CMOS. Konstrukce hradla NAND a NOR, charakteristiky. Typické napěťové a proudové úrovně řady 4000. Jiné konstrukce obvodů CMOS: HC, HCT. Obvody emitorově vázané logiky (ECL), integrovaná injekční logika (I2L). Princip, vlastnosti, charakteristiky.
Sběrnice: Konstrukce sběrnice. Připojování obvodů ke sběrnici. Řízení činnosti obvodů, připojených ke sběrnici.
Strojový kód procesoru, assembler, vztah k vyšším jazykům. Instrukční soubor 8051(Intel). Demonstrační příklady programů.
Instrukční soubor PIC(Microchip). Demonstrační příklady programů.
Konstrukce instrukčních kódů. Logické procesory. Skladba počítačového systému. Počítače von Neumannovy a harwardské koncepce.
Mikroprocesor, bloková struktura. Instrukce. Strojové a operační cykly, stavy. Postup provádění příkazů. Význam čekacích stavů. Aritmetická a logická jednotka.
Rozsah čísel, přetečení. Odčítání s použitím doplňku. Číselné soustavy, vhodné pro aritmetické operace.
Paměti. Konstrukce obvodů pamětí různých typů. Obvody pro čtení z paměti a zápis. Refresh dynamických pamětí. Generování adresy přímé, nepřímé, indexové, stránkování, pořadím LIFO, FIFO. Zrychlování činnosti mikroprocesorů oddělením komunikace po sběrnicích.
Obvody pro vstup a výstup dat. Konstrukce obvodů, jejich adresování. Adresování memory mapped. Přímý přístup k pamětem. Handshake obecně, jedno- dvou- a třídrátový handshake.
Interrupt. O asynchronním přístupu obecně, synchronizace. Polling. Zrychlený polling v procesoru. Vektorované přerušení. Postupy při zpracování požadavku přerušení a obslužných podprogramů. Ilustrace přerušovacími systémy 8051, PIC. Maskování požadavků, obvody pro maskování. Možnosti ztráty požadavku. Priority při obsluze asynchronních požadavků pevné, rotační, dynamické. Obvody pro zpracování požadavků podle priorit. Daisy chain.
Podpůrné programovatelné obvody. Programování propojením, jedním bytem, posloupností. Signálový procesor. Mikroprocesory CISC / RISC.
Příklady sběrnicových systémů PCI, USB, VME, IEC(GPIB).
Sériový přenos dat. Přechod z paralelního na sériový tvar a obráceně. Význam taktovacích pulsů pro přenos. Kódy pro sériový přenos dat. Přenos synchronní a asynchronní.
Cvičení:
1.týden semestru : Seznámení s obsahem cvičení a bodovacím systémem. Zadání úloh k programování na mikroprocesoru. Upozornění na kontrolní týden(10.týden semestru), požadavky na stav programu v kontrolním týdnu.
Rozdělení studentů do dvojic pro měření laboratorních úloh v 2. až 6.týdnu semestru.
Bezpečnostní proškolení.
Laboratoře:
2.týden semestru : Připojování mechanických kontaktů k číslicovým obvodům
3.týden semestru : Tvarovací obvody
4.týden semestru : Zatěžovací charakteristiky výstupů číslicových obvodů
5.týden semestru : A/D převodník aproximační
6.týden semestru : Logický analyzátor
Projekty:
Vizualizace údajů mikrokontroléru na IBM PC (Projekt č.1)
Návrh mikroprocesorového řídicího systému (Projekt č.2)
Počítačové laboratoře:
7.týden semestru : Programování zadné úlohy.
8.týden semestru : Programování zadné úlohy.
9.týden semestru : Programování zadné úlohy.
10.týden semestru : Kontrolní týden - kontrola zda program splňuje požadavky na stav programu v kontrolním týdnu.
11.týden semestru : Programování zadné úlohy.
12.týden semestru : Programování zadné úlohy.
13.týden semestru : Programování zadné úlohy.
14.týden semestru : Programování zadné úlohy. Předvedení programu v úplném tvaru, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.