Mikropočítače a aplikace

Přednášející:

Jan Chyský (gar.)

Cvičící:

Jan Chyský (gar.), Martin Novák

Anotace:

Historie počítačů a mikropočítačů. Blokové schéma počítače. Sběrnice, procesor, paměti, vstupní a výstupní obvody. Jednočipové mikropočítače. Instrukční soubor, strojový kód, asembler, c-jazyk. Programové prostředky pro podporu vývoje aplikací. Simulátor. Technické prostředky. Emulátor, logický analyzátor, osciloskop. Styk počítače s prostředím. Převodníky. Číslicový vstup a výstup. Diskretizace analogového signálu, chyby převodu. Převodníky D/A. Převodníky A/D, integrační, zpětnovazební, přímé. Standardní analogový signál. Přerušení, přímý přístup do paměti. Praktická cvičení jsou zaměřena na rodinu mikropočítačů 8051/52.

Požadavky:

1. Obecné schéma procesoru, princip, funkce jednotlivých bloků

2. Paměti pro záznam dat a programu. Statické, dynamické RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flash EEPROM, FRAM

3. Sběrnice datová, adresová, řídící. Multiplexovaná sběrnice. Budiče sběrnice 3 stav., otevřený kolektor. Použití pro datové, řídící a adresové signály. Adresový dekodér.

4. Obsluha asynchronních událostí. Polling/přerušení. Přerušovací systém. Zpracování přerušení, vektor přerušení, ISR, použití.

5. Číslicový výstup. P, U, I přizpůsobení, optické oddělení. Připojení indukční a ohmické zátěže.

6. Číslicový vstup, napěťové přizpůsobení, optické oddělení.

7. D/A převodníky. Princip PWM modulace. Převodník s OZ.

8. A/D převodníky integrační. Přímé.

9. A/D převodníky zpětnovazební - inkrementální, sledovací, s postupnou aproximací.

10. Unifikovaný napěťový a proudový signál.

11. Přenos dat - paralelní. Princip handshakingu. Příklad komunikace, např. rozhraní Centronics.

12. Přenos dat - sériový. Přenosový protokol RS232, formát dat, úrovně signálů, rychlost.

13. Průmyslové standardy RS 485, RS422, simplex, half a full duplex.

14. Princip a použití modemu pro přenos dat. Modulace, šířka pásma, modulační a přenosová rychlost

15. Mikroprocesory rodiny I8051. Vnitřní architektura. Paměť programu, dat, SFR registry

16. Vnější paměťové rozšíření pro procesory '51. Paměť dat, programu. Adresace, tok dat, řízení přenosu.

17. Přerušovací systém '51. Úrovně, zdroje, priorita, vektory přerušení.

18. Čítače, časovače, sériový kanál u procesorů rodiny '51.

19. Asembler, použití, formát zdrojového textu, pseudoinstrukce, direktivy pro řízení překladu

20. Postup při vytváření programu. Podpůrné prostředky. SW simulace, HW emulace.

21. Překlad, sestavení, umístění. Obj, abs, bin a hex kód. Knihovny.

22. Číselné soustavy. Dvojková, desítková, hexadecimální, kódování BCD. Vzájemný přepočet. Zobrazení záporných a necelých čísel.

23. Adresování přímé, nepřímé, relativní, absolutní - příklady použití různých způsobů adresování

24. Adresování vnitřních a vnějších paměťových prostorů procesorů '51

25. Skupina aritmetických a logických instrukcí asembleru rodiny '51

26. Instrukce pro přesun dat asembleru rodiny '51

27. Skokové instrukce asembleru rodiny '51

Osnova přednášek:

1.Úvod do programování mikropočítačů - základní pojmy, registry, paměti

2.Binární aritmetika, reprezentace čísel

3.Assembler 8051

4.Assembler 8051

5.Paměti pro mikropočítače.

6.Procesor I51, vnitřní architektura

7.Přerušovací systém

8.Sběrnice, pomocné obvody

9.V/V obvody pro číslicové rozhraní

10.D/A, A/D převodníky, unifikovaný signál

11.Čítače/časovače, watch dog

12.Sériová, paralelní rozhraní, sběrnice pro přenos dat

13Přenosový kanál, modemy

14.Návrh jednoduchého mikropočítačového systému

Osnova cvičení:

1.Základní pojmy, číselné soustavy, zobrazení čísel v počítači

2.Použití překladače a simulátoru Keil pro I51, zadání 1. sem. práce

3.Řešení 1. semestrální práce

4.Řešení 1. semestrální práce

5.Řešení, odevzdání 1. sem. práce

6.Laboratorní systém BAST 166 - základní vlastnosti, příklad použití

7.Laboratorní systém BAST 166 - základní vlastnosti, příklad použití

8.Inteligentní servopohon AtlasCopco - základní vlastnosti, příklad použití

9.Laboratorní systém BAST 51 - základní vlastnosti, příklad použití,

zadání 2. sem. práce

10.Řešení 2. semestrální práce

11.Řešení 2. semestrální práce

12.Řešení 2. semestrální práce

13.Řešení 2. semestrální práce

14.odevzdání 2. semestrální práce, zápočet

Cíle studia:

Studijní materiály:

Chyský J., Novák J., Novák L., Elektronické aplikace ve strojírenství, Vydavatelství ČVUT, 2001, ISBN 80-01-01744-3

Skalický P., Mikroprocesory řady 8051, BEN-technická literatura, Praha 1997, ISBN 80-86056-13-9

http://www.8052.com/

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: