Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Mikroprocesory

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
B2M37MAM Z,ZK 6 2P+2L česky
Korekvizita:
Bezpečnost práce v elektrotechnice pro magistry (BEZM)
Předmět nesmí být zapsán současně s:
Microprocessors (BE2M37MAM)
Předmět je náhradou za:
Microprocessors (BE2M37MAM)
Přednášející:
Stanislav Vítek (gar.), Petr Skalický
Cvičící:
Stanislav Vítek (gar.), Ondřej Nentvich, Petr Skalický
Předmět zajišťuje:
katedra radioelektroniky
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 měl umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.

Požadavky:

Základní znalosti číslicové techniky, Booleovy algebry, návrh kombinačních obvodům všemi použitelnými obvody, vlastnosti výstupů logických obvodů a jejich časové parametry, základní vlastnosti paměťových členů a jejich použití při návrhu sekvenčních obvodů. Základní znalosti z analogové techniky, číslicového zpracování signálu a vlastností aritmetiky s pevnou a pohyblivou čárkou.

Osnova přednášek:

1. Obvodový řadič a jeho transformace na mikroprogramovatelný řadič, vznik adresového registru, programového čítače a registru mikroprogramu (zásobníku). Rozdíl mezi řadičem a mikroprocesorem.

2. Algoritmus mikroprocesoru, komunikace s pamětmi a periferiemi. Uložení programu v paměti. Architektura mikropočítače a jeho součásti, paměť programu a dat, zásobník, vstupy a výstupy, přerušovací systém a sběrnice.

3. Struktury mikroprocesorového systému, rozdělení procesorů. Architektury universálních, signálových a jednočipových procesorů. Uspořádání pamětí, adresové prostory, vliv šířku instrukční a datové sběrnice.

4. Používané paměti (volatelní a nevolatelní, dynamické paměti a jejich časování a vlastnosti. Dvoufázový a čtyřfázový přístup procesoru k pamětem. Omezení doby přístupu do paměti. Vícekanálové paměti.

5. Programování procesoru, strojový kód, asembler, asembler s aritmetickou knihovnou, kompilované jazyky (jazyk C, atd.), interpretované a multiplatformní jazyky.

6. Fáze zpracování instrukce, zvyšování výpočetního výkonu procesorů, pipeline, výkonnost procesoru, cache. Principy SISD, SIMD, MIMD. Architektura super skalár. Rozklad do mikroinstrukcí.

7. 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.

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

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

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

11. Komunikační sběrnice RS422, RS485, multiprocesorová komunikace

12. Synchronní a asynchronní sériová rozhraní, RS232, USB, IEEE-1394, PCI-e. Sběrnice pro vysoké datové toky.

13. Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking), programování v reálném čase, stavové, událostní a modulární. Přerušovací systém, úlohy s velkým počtem přerušení.

14. Synchronizace procesů a vláken, paralelizace pro procesory s větším počtem ALU (softwarový pipeline). Predikce skoků a smyček, spekulativní vykonání, řízení spotřeby, dynamické řízení frekvence, zapínání jader.

Osnova cvičení:

Program cvičení MAM 8051 / AVR

1. Organizace cvičení, bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s vývojovým prostředím (Keil uVision3 a vývojovým kitem 80C552 / Atmel Studio 6.1 a vývojovou deskou), možnostmi vývoje programu

2. Jednoduchý program v C / ASM.

3. Samostatná úloha č. 1.

4. Samostatná úloha č. 2.

5. Propojení jazyka C s podprogramem nebo dílčí částí napsanou v Asembleru.

6. Samostatná úloha č. 3.

7. Samostatná úloha č. 4.

8. Test č. 1. Rozbor úlohy č. 5.

9. Úloha č. 5.

10. Připojení pamětí a externích periferií ke společné sběrnici (seminář).

11. Samostatná úloha č. 6.

12. Test č. 2.

13. Rezerva pro dokončení úloh, zápočet.

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 měl umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.

Studijní materiály:

[1] Skalický,P.: Mikroprocesory a mikropočítače, výukové materiály na přednášky, ČVUT FEL 2012, 285s.

[2] Skalický,P.: Mikroprocesory a mikropočítače, výukové materiály na cvičení, ČVUT FEL 2015, 148s

[3] Pinker, J.: Mikroprocesory a mikropočítače. 1.vydání. Praha:BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-110-1

[4] Schultz,T.: C and the 8051. 4th edition. 2008, Wood Island Prints, ISBN 0978399501.

[5] Ibrahim, D.: Microcontroller projects in C. 1. Vydání. Oxford: Newnes 2000. ISBN 0 750646403

[6] First Steps with Embedded Systems 2002, Byte Craft Limited, http://www.bytecraft.com

Poznámka:

2p+2c+2d

Další informace:
https://moodle.fel.cvut.cz/course/B2M37MAM
Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
místnost T2:B2-717
Vítek S.
11:00–12:30
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř K337
místnost T2:B2-717
Nentvich O.
12:45–14:15
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř K337
místnost T2:C3-337
Vítek S.
Skalický P.

14:30–16:00
(přednášková par. 1)
Dejvice
Posluchárna
Čt
místnost T2:B2-717
Skalický P.
09:15–10:45
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř K337
místnost T2:B2-717
Skalický P.
11:00–12:30
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř K337
místnost T2:B2-717

12:45–14:15
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř K337

Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 23. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4636906.html