Aplikace mikroprocesorů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s vlastnostmi mikroprocesorových systémů, naučit je efektivně používat interní periferie procesoru, připojit externí obvody ke sběrnici procesoru a vytvořit středně komplexní mikroprocesorový systém. Studující se naučí psát programy v jazyce C a případně kombinovat s jazykem symbolických adres.

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. Opakování vybraných partií digitální techniky. Kombinační obvody a jejich implementace v HDL.

2. Návrh synchronního LSO. Obvodový a mikroprogramovatelný řadič.

3. Architektury mikroprocesorů. ARM, RISC-V. Jednocyklová implementace.

4. Interní periferie a jejich komunikace s jádrem procesoru. Přerušovací systém.

5. Přístup procesoru k pamětem.

6. Programování mikroprocesorů, strojový kód, assembler, vyšší jazyky. Aplikační limity, MISRA.

7. Adresový prostor mikroprocesoru.

8. Vícejádrové procesory. Multiprocesorové systémy.

9. Test-driven development, unit testing, deployment

10. Operační systémy reálného času (RTOS), kooperativní a preemptivní multitasking

11. Energeticky úsporné aplikace, módy procesorů.

12. DAC a ADC převodníky, přímý přístup do paměti (DMA)

13. Ochrana programů před kybernetickými útoky, Kryptování.

14. Algoritmy pro digitální zpracování signálů, optimalizace programů, MAC a SIMD operace.

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 efektivně používat interní periferie procesoru, připojit externí obvody ke sběrnici procesoru a vytvořit středně komplexní mikroprocesorový systém. Studující se naučí psát programy v jazyce C a případně kombinovat s jazykem symbolických adres.

Studijní materiály:

Doporučená literatura:

[1] DOUGLASS, Bruce Powel. Design patterns for embedded systems in C: an embedded software engineering toolkit. Elsevier, 2010

[2] GBATI, Israel; PAPANIKOLAOU, Georgios. Bare-Metal Embedded C Programming: Develop high-performance embedded systems with C for Arm microcontrollers. Packt Publishing, 2024.

[3] WALLS, Colin. Embedded RTOS Design: Insights and Implementation. Newnes, 2020.

Poznámka:

2p+2c+2d

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: