Přednášky:
Logické funkce, jejich zápis a minimalizace. Logické členy a jejich realizace, TTL, DTL, CMOS. Rozvod logických úrovní. Propojování integrovaných obvodů.
Kombinační logické obvody a jejich návrh. Kodéry, dekodéry.
Multiplexery, demultiplexery, logické komparátory, sčítačky.
Sekvenční logické obvody a jejich návrh. Klopné obvody. Čítače, registry.
Polovodičové paměti. Paměti RWM, PROM, EPROM.
Styk mikropočítače s analogovým prostředím. Analogový vstup, analogový výstup. Kódy pro A/D a D/A převody.
D/A převodníky. A/D převodníky.
Struktura a funkce výpočetního systému. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače, délka slova. Struktura a vlastnosti mikroprocesorů MCU a DSP. Přerušovací systém počítače, technika přímého přístupu do paměti DMA.
Konstrukce mikroprocesorů pro řízení. Vestavěné systémy. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů např. rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip, aj. Porovnání funkce procesorů a FPGA v aplikaci.
Rodina mikroprocesorů Freescale. Vnitřní struktura procesoru, mapa paměti, zásobník, adresní mody, instrukční soubor, konfigurační registry, generátor systémových hodin, jednotky rozhraní, ochranné obvody procesoru, přerušovací systém - zdroje, způsob zpracování, čítače, časovače, sériové a paralelní komunikační rozhraní.
Prostředky pro styk s technologickým procesem - Analogové vstupy a výstupy, PWM, číslicové vstupy a výstupy. Prostředky pro uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky.
Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA.
Vlastnosti nástrojů pro generaci cílového kódu procesoru z vyšších programovacích jazyků jako je jazyk C, Java aj. Prostředí CodeWarrior.
Operační systémy pro řízení. v reálném čase (RT-Linux, QNX, VxWorks). Generace cílového systému do mikroprocesorového systému z hostitelského prostředí Windows a Linux. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES.
Cvičení:
Opakování - logické obvody, použití kombinačních a sekvenčních obvodů v mikroprocesorové technice.
Vstupní a výstupní obvody pro přizpůsobení signálů, generátory hodin.
Úprava analogových a digitálních signálů.
TEST č.1. - Základy číslicové techniky.
TEST č.2. - Základy mikroprocesorové techniky.
Laboratoře:
Logické členy - laboratorní úloha.
Sběrnicové obvody - laboratorní úloha.
Jednoduché dekodéry adres - laboratorní úloha.
D/A převodník - laboratorní úloha.
Seznámení se s vývojovým prostředím CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C v prostředí CodeWarrior. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu - laboratorní úloha.
Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru - laboratorní úloha.
Časovače a čítače. Čekací smyčky. Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu - laboratorní úloha.
PWM výstup. Tvorba analogového napětí - laboratorní úloha.
A/D převodník. Měření analogových signálů - laboratorní úloha.
Sériový kanál. Komunikace s PC - laboratorní úloha.
Projekty:
Semestrální projekt - individuální práce s mikroprocesory (5 hodin).
Protokoly z laboratorních úloh (5 hodin).
Logické funkce, jejich zápis a minimalizace. Logické členy a jejich realizace, TTL, DTL, CMOS. Rozvod logických úrovní. Propojování integrovaných obvodů.
Kombinační logické obvody a jejich návrh. Kodéry, dekodéry.
Multiplexery, demultiplexery, logické komparátory, sčítačky.
Sekvenční logické obvody a jejich návrh. Klopné obvody. Čítače, registry.
Polovodičové paměti. Paměti RWM, PROM, EPROM.
Styk mikropočítače s analogovým prostředím. Analogový vstup, analogový výstup. Kódy pro A/D a D/A převody.
D/A převodníky. A/D převodníky.
Struktura a funkce výpočetního systému. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače, délka slova. Struktura a vlastnosti mikroprocesorů MCU a DSP. Přerušovací systém počítače, technika přímého přístupu do paměti DMA.
Konstrukce mikroprocesorů pro řízení. Vestavěné systémy. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů např. rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip, aj. Porovnání funkce procesorů a FPGA v aplikaci.
Rodina mikroprocesorů Freescale. Vnitřní struktura procesoru, mapa paměti, zásobník, adresní mody, instrukční soubor, konfigurační registry, generátor systémových hodin, jednotky rozhraní, ochranné obvody procesoru, přerušovací systém - zdroje, způsob zpracování, čítače, časovače, sériové a paralelní komunikační rozhraní.
Prostředky pro styk s technologickým procesem - Analogové vstupy a výstupy, PWM, číslicové vstupy a výstupy. Prostředky pro uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky.
Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA.
Vlastnosti nástrojů pro generaci cílového kódu procesoru z vyšších programovacích jazyků jako je jazyk C, Java aj. Prostředí CodeWarrior.
Operační systémy pro řízení. v reálném čase (RT-Linux, QNX, VxWorks). Generace cílového systému do mikroprocesorového systému z hostitelského prostředí Windows a Linux. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES.
Cvičení:
Opakování - logické obvody, použití kombinačních a sekvenčních obvodů v mikroprocesorové technice.
Vstupní a výstupní obvody pro přizpůsobení signálů, generátory hodin.
Úprava analogových a digitálních signálů.
TEST č.1. - Základy číslicové techniky.
TEST č.2. - Základy mikroprocesorové techniky.
Laboratoře:
Logické členy - laboratorní úloha.
Sběrnicové obvody - laboratorní úloha.
Jednoduché dekodéry adres - laboratorní úloha.
D/A převodník - laboratorní úloha.
Seznámení se s vývojovým prostředím CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C v prostředí CodeWarrior. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu - laboratorní úloha.
Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru - laboratorní úloha.
Časovače a čítače. Čekací smyčky. Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu - laboratorní úloha.
PWM výstup. Tvorba analogového napětí - laboratorní úloha.
A/D převodník. Měření analogových signálů - laboratorní úloha.
Sériový kanál. Komunikace s PC - laboratorní úloha.
Projekty:
Semestrální projekt - individuální práce s mikroprocesory (5 hodin).
Protokoly z laboratorních úloh (5 hodin).