Název:

Návrh vestavěných systémů

Zkratka:NAV
Ak.rok:2019/2020
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramObor/
specializace
RočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MBS-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MGM-volitelný
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPV2.povinný
IT-MGR-2MSK2.povinně volitelný - skupina C
MITAINADE-povinný
MITAINBIO-volitelný
MITAINCPS-povinný
MITAINEMB-povinný
MITAINGRI-volitelný
MITAINHPC-volitelný
MITAINIDE-volitelný
MITAINISD-volitelný
MITAINISY-volitelný
MITAINMAL-volitelný
MITAINMAT-volitelný
MITAINNET-volitelný
MITAINSEC-volitelný
MITAINSEN-volitelný
MITAINSPE-volitelný
MITAINVER-volitelný
MITAINVIZ-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:26016010
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:60150817
Garant:Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Zástupce garanta:Strnadel Josef, Ing., Ph.D. (UPSY)
Přednášející:Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Cvičící:Šimek Václav, Ing. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Hardware/Software Codesign (HSC), UPSY
Rozvrh:
DenVýukaTýdenMístnostOdDoPSKSkupiny
StpřednáškavýukyG202 08:0009:501MIT 2MIT MPV xx
 
Cíle předmětu:
  Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů, demonstrovat tyto principy při návrhu vestavných počítačových systémů a jejich integrace. Využít znalosti získané v předmětech zabývajících se návrhem číslicových systémů pro návrh a implementaci složitých číslicových systémů s komplikovaným sekvenčním chováním. Naučit studenty analyzovat podmínky, v nichž bude navrhované zařízení pracovat a na základě této analýzy zvolit řešení, které bude kompromisem z hlediska ceny, spolehlivosti a dynamických parametrů. V laboratorních cvičeních seznámit studenty se strukturou a principy činnosti vestavěných systémů a s využitím návrhových systémů pro návrh těchto komponent.
Anotace:
  Jednotlivá témata přednášek jsou zaměřena na dílčí problémy, které musí návrhář řešit při návrhu komponent vestavěných systémů. Studenti budou seznámeni s metodami využívanými při návrhu vestavěných systémů a možnostmi využití postupů, s nimiž se seznámili v předmětech zaměřených na technické vybavení počítačů. Laboratorní cvičení budou zaměřena na prezentaci těchto principů při návrhu vestavěných systémů v prostředí návrhového systému.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  
  • Znalost programování v asembleru a v jazyce C, základy VHDL.
  • Znalost principů elektronických obvodů a počítačových architektur.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
  
  • Studenti se seznámí s principy návrhu číslicových systémů se složitým sekvenčním chováním respektující podmínky prostředí, do něhož bude aplikace nasazena.
  • Seznámí se se současnými nástroji pro podporu práce návrháře.
  • Naučí se rozhodovat mezi možnými způsoby realizace, tzn. rozdělit implementaci mezi obvodové a programové prostředky.
  • Naučí se navrhovat samostatně pracující počítačové systémy nasazené do reálného prostředí a účelově komunikující s uživatelem, příp. dalšími nadřazenými systémy.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
  
  • Student se naučí systematickému postupu návrhu inženýrského díla samostatně i v týmu.
  • Student se naučí odborné terminologii v českém i anglickém jazyce.
Proč je předmět vyučován:
  Vestavné počítačové systémy zaujímají stále větší podíl trhu počítačů a zpřístupňování a zlevňování prostředků pro jejich návrh a realizaci, stejně jako rozšiřování jejich možností a zvyšování výpočetního výkonu otevírá stále nové možnosti aplikací. Znalost specifik návrhu současných vestavných systémů, zejména integrace jejich hardwarové a softwarové složky do nadřazeného systému, patří do portfolia znalostí a dovedností inženýra, který se profiluje směrem k aplikacím současných informačních technologií do reálného světa.
Osnova přednášek:
 
  1. Vestavný počítačový systém, postupy návrhu, specifikace, požadavky na vestavný systém.
  2. Výběr vhodné platformy pro implementaci, volba vhodného mikrokontroléru. Kdy je a kdy není vhodné použít mikrokontrolér. Jiné možnosti realizace vestavného systému.
  3. Hardwarové a softwarové řešení funkcí vestavného systému.
  4. Číslicové vstupy, snímání binární informace, číslicové výstupy, ovládání dvoustavových akčních členů, rozšiřování číslicových vstupů a výstupů, posílení číslicového výstupu pro ovládání dvoustavových akčních členů.
  5. Analogový vstup a výstup, převodníky, komparátory, ovládání analogových akčních členů.
  6. Připojování senzorů k vestavnému systému, moderní typy senzorů a jejich rozhraní.
  7. Ovládání vestavného systému člověkem, klávesnice, zobrazení stavu a jiné informace, displeje LED a LCD znakové i grafické a jejich ovládání.
  8. Komunikace v rámci víceprocesorového vestavěného systému, komunikace s vnějšími systémy, sériová synchronní a asynchronní, paralelní, používané protokoly, sítě. Bezdrátová komunikace.
  9. Systémový návrh, návrh systému na čipu.
  10. Možnosti a postupy návrhu systému na DPS.
  11. Napájení a spotřeba vestavěného systému. Principy a techniky úspory energie u mobilních a nositelných vestavných systémů.
  12. Typická architektura software vestavěného systému. Programové konstrukce užívané při programování vestavných systémů, styly a techniky programování vestavných systémů.
  13. Ladění a diagnostika vestavěných systémů.
Osnova laboratorních cvičení:
 
  • Minimální vestavěný počítačový systém s mikrokontrolérem.
  • Praktické rozšíření počtu výstupů mikrokontroléru.
  • Komunikace mikrokontroléru s periferií, senzorem.
  • Ovládání zátěže push-pull driverem a H-můstkem.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Základní návrh malého vestavěného systému.
Literatura referenční:
 
  • Don Anderson: Universal Serial Bus System Architecture, Addison Wesley, 2001, ISBN 0201309750, 544 stran
  • Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, Greg Kroah-Hartman: Linux Device Drivers, 3rd Edition, O'Reilly Media, 2005, ISBN-10: 0596005903, 640 stran
  • Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.
  • Ken Arnold: Embedded Controller Hardware Design. LLH Technology Publishing, 2001, ISBN 1-878707-52-3.
  • Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.
Literatura studijní:
 
  • Daniele Lacamera: Embedded Systems Architecture - Explore architectural concepts, pragmatic design patterns, and best practices to produce robust system. Packt Publishing, 2018, ISBN 978-1788832502.
  • Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.
  • Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.
Průběžná kontrola studia:
  
  • Laboratorních cvičení - 8 bodů.
  • Hodnocený projekt s obhajobou - 17 bodů.
  • Půlsemestrální písemná práce - 15 bodů.
  • Závěrečná zkouška - 60 bodů.
 

Vaše IPv4 adresa: 34.229.126.29