Popis předmětu - B2M37MAM

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2M37MAM Mikroprocesory Rozsah výuky:2p+2l
Garanti:Vítek S. Role:P,V Jazyk výuky:CS
Vyučující:Máša P., Skalický P., Vítek S. Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13137 Kreditů:6 Semestr:Z

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:

2p+2c+2d

Webová stránka:

http://moodle.fel.cvut.cz/

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
MPEK7_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK5_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK4_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK1_2016 Komunikační systémy a sítě V
MPEK1_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK3_2016 Elektronika P 2
MPEK2_2016 Radiová a optická technika V
MPEK2_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK6_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK3_2018 Před zařazením do oboru P 1
MPEK4_2016 Audiovizuální technika a zpracování signálů P 2


Stránka vytvořena 15.11.2018 10:53:53, semestry: Z,L/2020-1, L/2017-8, L/2019-20, Z,L/2018-9, Z/2019-20, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.