Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
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:
QM-MAM
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.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Práce s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou-implementace aritmetických operací. |
| 2. | | Základní struktury mikroprocesorového systému, historický vývoj, současné trendy, rozdělení procesorů |
| 3. | | Architektura mikroprocesorového systému, uspořádání pamětí, sběrnice, aritmeticko-logická jednotka, přerušení |
| 4. | | Architektura universálních, signálových (i VLIW) a jednočipových procesorů, typy používaných pamětí (volatelní a nevolatelní, ROM, RAM, RAM se zálohováním, EPROM, EEPROM, Flash, FRAM ), dynamické paměti a jejich časování |
| 5. | | Programování procesoru, strojový kód (mikroinstrukce), pipeline, výkonnost procesoru, fáze zpracování instrukce, cache, inicializace procesoru |
| 6. | | Adresový a vstupně/výstupní prostor procesoru, připojení pamětí, časové parametry, přepínání pamětí, rekonfigurace systému za běhu, připojení programové a datové paměti převyšující přímý adresový prostor procesoru |
| 7. | | Interní periferie jednočipových a signálových procesorů (obvody nulování, čítače/časovače, "watchdog", záchytný a komparační systém, PCA, PWM, A/D a D/A převodníky) |
| 8. | | Připojení vnějších periferií, rozšíření vstupně/výstupního prostoru paralelními i sériovými obvody, připojení klávesnic a displejů. |
| 9. | | Přístrojové sběrnice (SPI, I2C, MicroWire, 1-Wire) |
| 10. | | Komunikační sběrnice RS422, RS485, multiprocesorová komunikace |
| 11. | | Synchronní a asynchronní sériová rozhraní, RS232, USB, IEEE-1394, PCI-e |
| 12. | | Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking), programování v reálném čase, stavové a událostní. |
| 13. | | Problematika přerušovacího systému, úlohy s velkým počtem přerušení |
| 14. | | Základní programovací metody, synchronizace procesů a vláken (semafor, kritická sekce, mutex), programování multiprocesorových systémů, paralelizace programu pro procesory s větším počtem aritmetických jednotek,. |
Osnovy cvičení:
| 1. | | Organizace cvičení, seznámení s vývojovým prostředím, vývojovým kitem, možnosti vývoje programu |
| 2. | | Vlastnosti instrukčního souboru, adresování operandů |
| 3. | | Zápis jednoduchého programu v jazyce symbolických adres, ověření jeho činnosti v softwarovém simulátoru |
| 4. | | Vývoj programu pro generování tvarových kmitů, ověření a zobrazení generovaného průběhu v simulátoru |
| 5. | | Seznámení s koncepcí vývojové desky, zápis programu z úlohy 4 do programu pro inicializaci vývojové desky |
| 6. | | Příprava 1.samostatné úlohy, simulace v programu Matlab a vývojovém prostředí daného procesoru |
| 7. | | Realizace 1.samostatné úlohy na vývojové desce |
| 8. | | Příprava 2.samostatné úlohy, simulace možných řešení |
| 9. | | Realizace 2. samostatné úlohy na vývojové desce a ověření vlastností |
| 10. | | Příprava 3.samostatné úlohy, ověření vlastností |
| 11. | | Rozbor možných řešení úlohy 3 |
| 12. | | Implementace 3.samostatné úlohy |
| 13. | | Prezentace semestrální práce |
| 14. | | Dokončení samostatných úloh. |
Literatura:
| [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 ke cvičení 8051: http://moodle.kme.fel.cvut.cz |
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.
Poznámka:
| Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c |
Klíčová slova:
Mikroprocesor, adresování, paměti, přerušení, připojení periferií, multiprocesorové systemy a komunikace, ekonomický návrh a realizace
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Plán |
Obor |
Role |
Dop. semestr |
| Stránka vytvořena 21.3.2025 17:50:49, semestry: Z,L/2024-5, Z,L/2025-6, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |