Název:

Mikroprocesorové a vestavěné systémy

Zkratka:IMP
Ak.rok:2019/2020
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramObor/
specializace
RočníkPovinnost
BIT-3.povinný
IT-BC-3BIT3.povinný
Vyučovací jazyk:čeština
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/IMP/private/
Kredity:6 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:3968012
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:511901614
Garant:Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Zástupce garanta:Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Přednášející:Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY)
Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Cvičící:Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY)
Mrázek Vojtěch, Ing., Ph.D. (UPSY)
Nevoral Jan, Ing. (UPSY)
Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Šimek Václav, Ing. (UPSY)
Wiglasz Michal, Ing. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Návrh počítačových systémů (INP), UPSY
Programování na strojové úrovni (ISU), UITS
Navazující:
Periferní zařízení (IPZ), UPSY
Rozvrh:
DenVýukaTýdenMístnostOdDoPSKSkupiny
přednáškavýukyD0206 D105 11:0013:503BIT
 
Cíle předmětu:
  Seznámit studenty s realizací vestavěných systémů mikrokontrolérem a architekturami mikrokontrolérů. Seznámit s činností jejich jednotlivých podsystémů a to zejména: CPU-programovací model, flash paměť, časovač, podsystém přerušení, komunikační rozhraní, AD převodník. Naučit studenty zásady a techniky programování vestavěných systémů ve vyšším programovacím jazyce C.
Anotace:
  Vestavěné systémy, základní pojmy, aplikace. Architektura mikrokontrolérů. Paměťový subsystém. Programovací model, programování ARM jádra mikrokontroléru. Využití zásobníku. Podsystém přerušení a jeho programování. Periferní jednotky na čipu a jejich programování: generátor hodin, časovač, komunikační rozhraní UART, IIC a SPI, analogový a číslicový vstup a výstup, obvod reálného času RTC. Specifika programování vestavěných systémů v jazyce C.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Znalost struktury základní procesorové jednotky (CPU) a souvisejících počítačových obvodů, základů elektroniky a techniky programování počítačů na strojové úrovni. Základní znalosti programování v jazyce C.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
  
  • Studenti jsou obeznámeni s obecnou strukturou mikrokontrolérů a technikami návrhu vestavěných systémů.
  • Studenti jsou schopni vytvořit a odladit podprogramy a inicializační rutiny pro jednotlivé periferní obvody. Umí používat  základní techniky ladění aplikačních programů vytvořených v jazyce C.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
  Pochopení specifik návrhu vestavěných systémů s využitím mikrokontrolérů a technik ladění aplikací.
Proč je předmět vyučován:
  Vestavné počítačové systémy dnes tvoří obrovský a stále rostoucí trh, který s příchodem internetu věcí pravděpodobně ještě dále poroste. Na jednu stranu jde o programování a aplikaci počítačů, jak je známe, na druhou stranu však vestavné počítačové systémy mají při své aplikaci a programování některá specifika a zvláštnosti, které u klasických počítačů nejsou tak důležité nebo je není třeba řešit. To je dáno zejména silnou vazbou vestavného počítače na hardware a okolní procesy. Typickým představitelem počítače pro vestavné aplikace je tzv. mikrokontrolér, obsahující na jednom čipu celý počítač s různými rozhraními a řadou podpůrných hardwarových modulů, které slouží k zjednodušení, zrychlení nebo usnadnění programování aplikací. Mikrokontrolérů se celosvětově ročně vyrobí a nasadí v nejrůznějších aplikacích desítky miliard. Umožňují díky flexibilitě softwarového řešení nejen inovovat a zlevňovat spousty existujících systémů a aplikací (od hraček přes domácí spotřebiče a automobily až po výrobu a průmyslové stroje), ale přináší neustále i nové možnosti, produkty a otevírají nové trhy (např. již zmíněný internet věcí), které by bez existence této formy počítačů nebyly vůbec možné. V předmětu IMP se studenti seznámí s použitím a programováním typických současných mikrokontrolérů, poznají typické moduly, které jsou na čipech k dispozici, jejich použití v aplikacích, základní problémy vestavěných systémů s mikrokontroléry a jejich řešení.
Osnova přednášek:
 
  1. Úvod do vestavěných systémů.
  2. Jádro ARM pro mikrokontroléry.
  3. Paměť mikrokontrolérů, přerušení.
  4. Programování v jazyce C.
  5. Komunikační rozhraní.
  6. Programování FITkitu.
  7. Připojení vstupu a výstupu k mikrokontroléru, porty.
  8. Časování, čítače, časovače.
  9. Připojení analogového vstupu a výstupu.
  10. Generování hodin.
  11. Napájení a spotřeba vestavěných systémů.
  12. Praktické aspekty návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry.
  13. Systémy reálného času.
Osnova laboratorních cvičení:
 
  1. Seznámení s laboratorním kitem, sériová komunikace.
  2. Číslicový vstup/výstup.
  3. Programování časovače, PWM.
  4. Analogový vstup.
Osnova počítačových cvičení:
 
  1. Programování mikrokontroléru.
  2. Laboratorní kit - použití, zapojení, programování.
  3. Kit Minerva - přehled možností a využití.
  4. Vývojové prostředky pro vestavěné systémy s mikrokontroléry.
  5. Ladicí rozhraní mikrokontrolérů.
  6. Návrh časově kritických aplikací.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Povinný individuální nebo týmový projekt v rozsahu 12 hodin.
Literatura referenční:
 
Literatura studijní:
 
Kontrolovaná výuka:
  Účast na přednáškách a demonstračních cvičeních v tomto předmětu není kontrolována. Kontrolovanou výukou jsou laboratoře a projekt. Laboratorní cvičení se nenahrazuje s výjimkou řádně doložené a uznané překážky ve studiu a po dohodě s vyučujícím v laboratoři.
Průběžná kontrola studia:
  
  • laboratorní úlohy s obhajobou 
  • půlsemestrální písemný test
Podmínky zápočtu:
  Vypracování projektu s povinným odevzdáním do IS a dosažením minimálního hodnocení 5 bodů.
 

Vaše IPv4 adresa: 34.229.126.29