Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Mikroprocesory a mikropočítače

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
QM-MAM Z,ZK 6 2+2L česky
Přednášející:
Cvičící:
Předmět zajišťuje:
katedra teorie obvodů
Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s vlastnostmi mikroprocesorových systémů, naučit je používat interní periferie procesoru, připojit externí obvody ke sběrnici procesoru a realizovat rozšíření paměťového nebo vstupně/výstupního prostoru. Naučit studenty vytvořit jednoduché programy v jazyce symbolických adres, v jazyce C a kombinaci obou jazyků. Po absolvování předmětu by měl student umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/QM-MAM

Požadavky:

Předpokládáme, že student bude umět realizovat kombinační obvod v různých modifikacích s logickými členy, multiplexery, pamětmi a PLD a vypočítat jeho časové zpoždění. Navrhne a zanalyzuje logické chování jednoduchého sekvenčního obvodu, vypočítá jeho maximální hodinový kmitočet. Bude znát časové parametry pro správnou činnost paměťových členů, pamětí a chování základních sekvenčních obvodů registrů, čítačů, posuvných registrů.

Osnova přednášek:

1. Práce s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou-implementace aritmetických operací.

2. Základní struktury mikroprocesorového systému, historický vývoj, současné trendy, rozdělení procesorů

3. Architektura mikroprocesorového systému, uspořádání pamětí, sběrnice, aritmeticko-logická jednotka, přerušení

4. Architektura universálních, signálových (i VLIW) a jednočipových procesorů, typy používaných pamětí (volatelní a nevolatelní, ROM, RAM, RAM se zálohováním, EPROM, EEPROM, Flash, FRAM ), dynamické paměti a jejich časování

5. Programování procesoru, strojový kód (mikroinstrukce), pipeline, výkonnost procesoru, fáze zpracování instrukce, cache, inicializace procesoru

6. Adresový a vstupně/výstupní prostor procesoru, připojení pamětí, časové parametry, přepínání pamětí, rekonfigurace systému za běhu, připojení programové a datové paměti převyšující přímý adresový prostor procesoru

7. Interní periferie jednočipových a signálových procesorů (obvody nulování, čítače/časovače, „watchdog“, záchytný a komparační systém, PCA, PWM, A/D a D/A převodníky)

8. Připojení vnějších periferií, rozšíření vstupně/výstupního prostoru paralelními i sériovými obvody, připojení klávesnic a displejů.

9. Přístrojové sběrnice (SPI, I2C, MicroWire, 1-Wire)

10. Komunikační sběrnice RS422, RS485, multiprocesorová komunikace

11. Synchronní a asynchronní sériová rozhraní, RS232, USB, IEEE-1394, PCI-e

12. Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking), programování v reálném čase, stavové a událostní.

13. Problematika přerušovacího systému, úlohy s velkým počtem přerušení

14. Základní programovací metody, synchronizace procesů a vláken (semafor, kritická sekce, mutex), programování multiprocesorových systémů, paralelizace programu pro procesory s větším počtem aritmetických jednotek,.

Osnova cvičení:

1. Organizace cvičení, seznámení s vývojovým prostředím, vývojovým kitem, možnosti vývoje programu

2. Vlastnosti instrukčního souboru, adresování operandů

3. Zápis jednoduchého programu v jazyce symbolických adres, ověření jeho činnosti v softwarovém simulátoru

4. Vývoj programu pro generování tvarových kmitů, ověření a zobrazení generovaného průběhu v simulátoru

5. Seznámení s koncepcí vývojové desky, zápis programu z úlohy 4 do programu pro inicializaci vývojové desky

6. Příprava 1.samostatné úlohy, simulace v programu Matlab a vývojovém prostředí daného procesoru

7. Realizace 1.samostatné úlohy na vývojové desce

8. Příprava 2.samostatné úlohy, simulace možných řešení

9. Realizace 2. samostatné úlohy na vývojové desce a ověření vlastností

10. Příprava 3.samostatné úlohy, ověření vlastností

11. Rozbor možných řešení úlohy 3

12. Implementace 3.samostatné úlohy

13. Prezentace semestrální práce

14. Dokončení samostatných úloh.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty s vlastnostmi mikroprocesorových systémů, naučit je používat interní periferie procesoru, připojit externí obvody ke sběrnici procesoru a realizovat rozšíření paměťového nebo vstupně/výstupního prostoru. Naučit studenty vytvořit jednoduché programy v jazyce symbolických adres, v jazyce C a kombinaci obou jazyků. Po absolvování předmětu by měl student umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.

Studijní materiály:

[1] Davídek,V., Sovka, P.: Číslicové zpracování signálů a implementace, Vydavatelství ČVUT, Praha 2002

[2] Skalický, P.: Mikroprocesory řady 8051, rozšířené vydání, 144 s., BEN, Praha, 2001

[3] Skalický P.: Aplikace signálových procesorů, Vydavatelství ČVUT, Praha 2003, str.136

[4] Skalický, P.: Aplikace signálových procesorů - cvičení. Praha : Vydavatelství ČVUT, Praha 2003, 116 s

[5] Sedláček, M.: Zpracování signálů v měřící technice, Vydavatelství ČVUT, Praha 1999

[6] Gook M.: Hardwarová rozhraní Průvodce programátora, Computer Press Brno, 2006, ISBN 80-251-1019-2

[7] Messmer H.-P., Dembowski K.: Velká kniha hardware, CP Books, Brno, 2005, ISBN 80-251-0416-8

[8] Materiály ke cvičení 8051: http://moodle.kme.fel.cvut.cz

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c

Další informace:
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 19. 3. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet1354106.html