Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/B2M37MAM
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 měl umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.
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 měl umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Obvodový řadič a jeho transformace na mikroprogramovatelný řadič, vznik adresového registru, programového čítače a registru mikroprogramu (zásobníku). Rozdíl mezi řadičem a mikroprocesorem. |
| 2. | | Algoritmus mikroprocesoru, komunikace s pamětmi a periferiemi. Uložení programu v paměti. Architektura mikropočítače a jeho součásti, paměť programu a dat, zásobník, vstupy a výstupy, přerušovací systém a sběrnice. |
| 3. | | Struktury mikroprocesorového systému, rozdělení procesorů. Architektury universálních, signálových a jednočipových procesorů. Uspořádání pamětí, adresové prostory, vliv šířku instrukční a datové sběrnice. |
| 4. | | Používané paměti (volatelní a nevolatelní, dynamické paměti a jejich časování a vlastnosti. Dvoufázový a čtyřfázový přístup procesoru k pamětem. Omezení doby přístupu do paměti. Vícekanálové paměti. |
| 5. | | Programování procesoru, strojový kód, asembler, asembler s aritmetickou knihovnou, kompilované jazyky (jazyk C, atd.), interpretované a multiplatformní jazyky. |
| 6. | | Fáze zpracování instrukce, zvyšování výpočetního výkonu procesorů, pipeline, výkonnost procesoru, cache. Principy SISD, SIMD, MIMD. Architektura super skalár. Rozklad do mikroinstrukcí. |
| 7. | | 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. |
| 8. | | Připojení vnějších periferií, rozšíření vstupně/výstupního prostoru paralelními i sériovými obvody, připojení klávesnic a displejů. |
| 9. | | Interní periferie jednočipových a signálových procesorů (obvody nulování, čítače/časovače, "watchdog", záchytný a komparační systém, PCA, PWM, A/D a D/A převodníky) |
| 10. | | Přístrojové sběrnice (SPI, I2C, MicroWire, 1-Wire, CAN) |
| 11. | | Komunikační sběrnice RS422, RS485, multiprocesorová komunikace |
| 12. | | Synchronní a asynchronní sériová rozhraní, RS232, USB, IEEE-1394, PCI-e. Sběrnice pro vysoké datové toky. |
| 13. | | Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking), programování v reálném čase, stavové, událostní a modulární. Přerušovací systém, úlohy s velkým počtem přerušení. |
| 14. | | Synchronizace procesů a vláken, paralelizace pro procesory s větším počtem ALU (softwarový pipeline). Predikce skoků a smyček, spekulativní vykonání, řízení spotřeby, dynamické řízení frekvence, zapínání jader. |
Osnovy 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. |
Literatura:
| [1] | | Skalický,P.: Mikroprocesory a mikropočítače, výukové materiály na přednášky, ČVUT FEL 2012, 285s. |
| [2] | | Skalický,P.: Mikroprocesory a mikropočítače, výukové materiály na cvičení, ČVUT FEL 2015, 148s |
| [3] | | Pinker, J.: Mikroprocesory a mikropočítače. 1.vydání. Praha:BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-110-1 |
| [4] | | Schultz,T.: C and the 8051. 4th edition. 2008, Wood Island Prints, ISBN 0978399501. |
| [5] | | Ibrahim, D.: Microcontroller projects in C. 1. Vydání. Oxford: Newnes 2000. ISBN 0 750646403 |
| [6] | | First Steps with Embedded Systems 2002, Byte Craft Limited, http://www.bytecraft.com |
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.
Poznámka:
Klíčová slova:
Mikroprocesor, adresování, paměti, přerušení, připojení periferií, multiprocesorové systemy a komunikace, ekonomický návrh a realizace
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 13.1.2025 17:50:45, semestry: Z/2025-6, Z,L/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |