Mikroprocesory a mikropočítače

Garant předmětu:

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/AD2M99MAM

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A2M99MAM

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. Funkce mikroprocesorového systému a základní architektury, uložení programu v paměti, možnosti vývoje programů.

2. Funkce základních částí klasického mikroprocesorového systému, architektury jednočipových, signálových (i VLIW) procesorů, metody zvyšování výpočetního výkonu.

3. Standardní přerušovací systém a jeho modifikace u signálových a jednočipových procesorů, výpočetní výkon a přerušení, programování přerušovacího systému.

4. Hlídací a podpůrné obvody procesorů, čítače a jejich modifikace, použití podpůrných obvodů.

5. Paměti (volatelní a nevolatelní, ROM, RAM, RAM se zálohováním, EPROM, EEPROM, Flash, FRAM, PRAM), paralelní a sériové připojení, rekonfigurace pamětí a jejich časování v systému, programová obsluha.

6. Vstupy a výstupy jednočipových procesorů, rozšíření a obsluha V/V, zobrazovací jednotky, klávesnice. Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking).

7. Architektury multiprocesorových soustav, multiprocesorová komunikace a protokoly, komunikační sběrnice RS422,RS485.

8. Komunikační sběrnice RS232, Přístrojové sběrnice SPI, I2C, MicroWire, 1-Wire, CAN bus

9. Sběrnice USB, IEEE-1394, PCI-e.

10. Paměti FLASH, DRAM a jejich časování. Paměti cash - princip a uspořádání.

11. Práce s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou, implementace aritmetických operací.

12. Architektura PC - historický vývoj, současné trendy. Mikroinstrukce, uspořádání pamětí, připojení vnějších periferií.

13. Adresový a vstupně/výstupní prostor PC, adresové mody, přerušovací systém, úlohy s velkým počtem přerušení. Multitasking, událostní programování.

14. Základní programovací metody, synchronizace procesů a vláken (semafor, kritická sekce, mutex).

Osnova cvičení:

Program cvičení MAM 8051 / AVR

1. Organizace cvičení, bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s vývojovým prostředím (Keil μVision3 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 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 k přednáškám a cvičení 8051: http://moodle.kme.fel.cvut.cz

[9] Informace a dokumentace k AVR jasou na: http://www.atmel.com/products/AVR/

Poznámka:

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

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A2M99MAM

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: