Název:

Návrh externích adaptérů a vestavěných systémů

Zkratka:NAV
Ak.rok:2005/2006
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramObor/
specializace
RočníkPovinnost
IT-BC-3BIT-volitelný
IT-MGR-2MGM.-volitelný
IT-MGR-2MIN.1.volitelný
IT-MGR-2MIS.-volitelný
IT-MGR-2MPS1.povinný
Vyučovací jazyk:čeština, angličtina
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:26016010
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:60150817
Garant:Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc. (UPSY)
Přednášející:Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Martínek Tomáš, Ing., Ph.D. (UPSY)
Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Cvičící:Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Martínek Tomáš, Ing., Ph.D. (UPSY)
Pečenka Tomáš, Ing. (UPSY)
Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA (UPSY)
Škarvada Jaroslav, Ing., Ph.D. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Hardware/Software Codesign (HSC), UPSY
 
Cíle předmětu:
  Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů, demonstrovat tyto principy při návrhu externích adaptérů a vestavěných systémů. 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 komponent externích adaptérů a 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 adaptérů periferních zařízení a komponent vestavěných systémů. Studenti budou seznámeni s principy činnosti V/V sběrnic a principy komunikace s adaptéry (komunikace s paměťovými prvky, registry, generování žádosti o přerušení a její obsluha, generování žádosti o DMA a její obsluha). Budou seznámeni s typickými aplikacemi vestavěných systémů, a principy jejich návrhu, typy vstupů/výstupů. Pozornost bude zaměřena také na principy výstavby operačních systémů pro vestavěné systémy. Laboratorní cvičení budou zaměřena na prezentaci těchto principů při návrhu vestavěných systémů a externích adaptérů v prostředí návrhového systému.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Principy konstrukce číslicových systémů a jejich komponent.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Studenti se seznámí s principy návrhu číslicových systémů se složitým číslicovým chováním respektující podmínky prostředí, do něhož bude aplikace nasazena. Naučí se rozhodovat mezi možnými způsoby realizace, tzn. rozdělit implementaci mezi obvodové a programové prostředky. Seznámí se se současnými nástroji pro podporu práce návrháře. Naučí se navrhovat externí adaptéry základních periferních zařízení a samostatně pracující počítačové systémy nasazené do reálného prostředí a účelově komunikující s uživatelem, příp. dalšími nadřazenými systémy.
Osnova přednášek:
 
  1. Typické aplikace vestavěných systémů, požadavky na vestavěný systém.
  2. Jádro vestavěného systému - procesor, architektura procesorů.
  3. Operační systémy vestavěných aplikací. Paměťový subsystém.
  4. Číslicové vstupy a výstupy. Analogové vstupy a výstupy.
  5. Ovládání vestavěného systému člověkem.
  6. Bezpečnost a odolnost proti poruchám. Pokročilé architektury a paralelismus ve vestavěných systémech.
  7. Systémová sběrnice, principy její konstrukce, komunikace.
  8. Principy řízení periferních operací. 
  9. V/V sběrnice, principy řízení periferních zařízení přes V/V sběrnici. 
  10. Principy konstrukce paměťových obvodů na adaptérech. 
  11. Návrh externího adaptéru na bázi mikroprogramového řadiče. Návrh externího adaptéru na bázi sekvenčního automatu.
  12. Syntéza externích adaptérů v prostředí návrhového systému.
  13. Uplatnění principů testovatelnosti při syntéze vestavěných systémů a externích adaptérů.
Osnova laboratorních cvičení:
 
  1. Ovládání číslicových vstupů a výstupů.
  2. Analogové vstupy a výstupy.
  3. Čítače a časovače.
  4. Ovládání klávesnice a displejů.
  5. Analýza komunikace s externím adaptérem přes systémovou sběrnici.
  6. Analýza obsluhy žádosti o přerušení a DMA přenosů na systémové sběrnici.
  7. Analýza dějů na rozhraní Centronics pomocí logického analyzátoru.
  8. Návrh obvodů externího adaptéru v prostředí návrhového systému.
Literatura referenční:
 
  • Buchanan, W: Applied PC, Interfacing, Graphics and Interrupts, Addison-Wesley, UK, 1996, 383 s., ISBN 0-201-87728-7
  • Schmidt, F.: SCSI Bus and IDE Interface, Addison-Wesley, UK, 1998, 396 s., ISBN 0-201-17514-2
  • Valvano, J.W.: Embedded Microcomputer Systems: Real Time Interfacing, Thomson Engineering, 2000, USA, 848 s., ISBN 0534366422
  • Berger, A.S.: Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools and Techniques, Elsevier Science, USA, 2001, 237 s., ISBN 1578200733
  • Axelson, J.: Parallel Port Complete, Lakeview Research, USA, 2000, 343 s., ISBN 0-9650819-1-5
Literatura studijní:
 
  • Bergsman, P.: Controlling the World with Your PC, Newnes, UK, 1994, 257 s., ISBN 1-878707-15-9
  • Ball, S.R.: Analog Interfacing to Embedded Microprocessors : Real World Design (Embedded Technology Series), Newnes, UK, 2001, 288 s., ISBN 0750673397
  • Ball, S.R.: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design, Third Edition, Elsevier Science, 2002, USA, 432 s., ISBN 0750675349
  • Sawert, S: The Programmer's Guide to SCSI, Addison Wesley, UK, 2003, 292 s., ISBN 0-201-18538-5
  • Šnorek, M., Richta, K.: Připojování periferií k PC, Grada Publishing, 1996, 303 s., ISBN 80-7169-146-1
Kontrolovaná výuka:
  Účast v laboratorních cvičeních.
Průběžná kontrola studia:
  Půlsemestrální písemná práce, projekt.
 

Vaše IPv4 adresa: 35.175.174.157