1DR1421 - Technika mikroprocesorowa

Nazwa w drugim języku: 

Microprocessor Technology

Cel przedmiotu: 

Celem przedmiotu jest przekazanie studentom podstawowej wiedzy na temat systemu mikroprocesorowego: organizacji mikrokomputera na poziomie asemblera, organizacji i architektury systemów pamieci, podstawowych składników sprzętowych, interfejsów komunikacyjnych i zasad programowania z uwzględnieniem rozwiązań typowych dla automatyki-robotyki. Przekazana wiedza i potencjalnie wykształcone umiejętności służą jako podstawa do dalszego, laboratoryjnego nabywania kwalifikacji w obsłudze, wykorzystaniu i projektowaniu prostych systemów mikroprocesorowych. Zajęcia laboratoryjne rozwijają umiejętności oceny przyjętych rozwiązań i prowadzenia badań eksperymentalnych.

Treści kształcenia: 

Podstawy działania mikroprocesorów. Architektura mikroprocesorów i systemów mikroprocesorowych (budowa, zadania, specyfika programowania) – procesory RISC i CISC. Podstawowe układy systemu: pamięci RAM i ROM, układy we/wy (porty, przetworniki A/C i C/A) - charakterystyka i obsługa programowa. Mikrokontrolery i ich specyficzne rozszerzenia sprzętowe. Narzędzia programistyczne i uruchomieniowe - oprogramowanie IDE, interfejs JTAG. Zasady programowania. Wybrane zagadnienia przetwarzania sygnałów cyfrowych. Układy rozproszone i wewnątrz-systemowy przepływ danych - sposoby przesyłania danych cyfrowych, typowe interfejsy komunikacyjne USART, I2C, QSPI. Problemy niezawodności - programowe i sprzętowe układy nadzoru (watchdogs, inteligent power-supplay, etc). Zasady projektowania układów mikroprocesorowych. Na wykładzie wszystkie punkty, poza pierwszym i ostatnim, obrazowane są prostymi, niskopoziomowymi procedurami programowymi. Pozwala to na płynne wprowadzanie pojęć związanych z programowaniem w asemblerze.
Laboratorium umożliwia stworzenie prostych, realnych (sprzętowych) mikroprocesorowych układów aplikacyjnych. Obejmują one wszystkie składniki systemu mikroprocesorowego i typowe rozszerzenia (pamięci, porty, przetworniki A/C-C/A, timery, interfejsy komunikacyjne i.t.d.). Studenci kształcą podstawową umiejętność pisania i uruchamiania prostych programów z użyciem wszystkich typów mnemoników, pętli, przerwań oraz programowania prostych systemów wbudowanych. Wykorzystują narzędzia programistyczno-symulacyjne (IDE) i sprzętowe do tworzenia oraz testowania stworzonego oprogramowania przeznaczonego do przetwarzania danych, pomiarów, sterowania.
Program wykładu:
1. (ca 4h) - Podstawy działania mikroprocesor.w. Architektura mikroprocesor.w i system.w mikroprocesorowych (budowa, zadania, specyfika programowania)
2. (ca 6h) - Podstawowe układy systemu: pamieci RAM i ROM, dekodery adresowe, układy we/wy – charakterystyka i obsługa programowa
3. (ca 4h) - Mikrokontrolery (typowe rozszerzenia sprzetowe)
4. (ca 2h) - Narzędzia programistyczne i uruchomieniowe
5. (ca 8h) - Zasady programowania
6. (ca 2h) - Przesyłanie danych cyfrowych - typowe interfejsy komunikacyjne
7. (ca 2h) - Specjalizowane układy scalone w systemach mikroprocesorowych
8. (ca 2h) - Podstawowe zasady projektowania układ.w mikroprocesorowych
Program laboratorium
1. (ca 6h) - Obsługa portów równoległych mikrokontrolera (operacje arytmetyczne, logiczne, warunkowe w zastosowaniu do sterowania linijka świetlną, wyświetlaczami siedmio-segmentowymi, obsługi mini-klawiatury)
2. (ca 6h) - Obsługa przerwań (generowanie prostych przebiegów dwustanowych, pomiar czasu, tworzenie zależności czasowych, obsługa urządzeń sprzętowych)
3. (ca 2h) - Generowanie przebiegów PWM przy pomocy timer’ów (podstawowe typy modulacji)
4. (ca 4h) - Obsługa przetworników A/C i C/A sterownika mikroprocesorowego (realizacja podstawowych układów filtrujących, tworzenie analogowych przebiegów funkcji nieliniowych)
5. (ca 2h) - Obsługa wybranego interfejsu komunikacyjnego (SPI - przetwornik C/A; I2C - czujnik temperatury,
ekspander)
6. (ca 5h) - Pomiar napięcia z odczytem cyfrowym przy użyciu sterownika mikroprocesorowego (konwersja kodów: binarny naturalny, BCD, ASCII, hex, operacje arytmetyczne proste i wielobajtowe)
7. (ca 5h) - Mikroprocesorowa regulacja ze sprzężeniem zwrotnym

Bibliografia: 

* Microcontroller's Manuals and Application Notes - wskazane przez prowadzącego adresy http ze stron www.infineon.com, www.ti.com, www.freescale.com, www.maxim-ic.com
* Lokalne interfejsy szeregowe w systemach cyfrowych, Jacek Bogusz, BTC
* Szeregowe interfejsy cyfrowe, Wojciech Mielczarek, HELION
* Mikrokomputer - elementy, budowa, działanie, Andrzej Rydzewski, Krzysztof Sacha, SIGMA
* Mikrokontrolery, Janusz Janiczek, Andrzej Stępień, WCKP
* Mikrokontrolery - architektura, programowanie, zastosowaniaì, Ryszard Pełka, WK

Metody oceny: 

Zaliczenie:
wykład - kolokwia
laboratorium - średnia ocen ćwiczeń

Uwagi: 

-

Przedmioty na których bazuje dany przedmiot (prerekwizyty):

• [1DR1221] Elektronika 1
• [1DR1321] Elektronika 2
• [1DR1318] Układy techniki cyfrowej