Náplň přednášek:
1. Typy řídicích systémů a jejich realizace. Digitální technika. Číselné soustavy. Kódování.
2. Mikroprocesorová technika v řídicích systémech. Struktura a funkce číslicového počítače. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače.
3. Programování mikroprocesorových řídicích systémů. Programovací jazyky. Jazyk C pro mikroprocesory.
4. Přerušovací systém počítače. Programování obsluhy přerušení. Technika přímého přístupu do paměti DMA.
5. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení – číslicové vstupy a výstupy. časovače, PWM.
6. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - Analogové vstupy a výstupy.
7. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky.
8. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů. Porovnání vlastností mezi MCU a DSP.Rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip,… . Porovnání procesorů a FPGA.
9. 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.
10. Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA.
11. Konstrukce počítačových řídicích systémů. Vestavěné systémy řízení. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače.
12. Operační systémy pro řízení. Zpracování informací v reálném čase. Operační systémy pro řízení v reálném čase. RT-linux, QNX, VxWorks.
13. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES.
14. Závěrečná přednáška. Shrnutí učiva předmětu. Příprava studentů ke zkoušce.
Náplň laboratorních cvičení:
1. Bezpečnost práce v laboratořích. Číselné soustavy. Kódování dat v počítačích. Aritmetické operace v jiných číselných soustavách, operace v přímém, inverzním a doplňkovém kódu.
2. Seznámení se s vývojovým prostředím Freescale CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu.
3. Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru.
4. Jazyk C pro mikroprocesory. Proměnné v mikroprocesoru. Funkce. Chod programu.
5. PWM výstup. Ovládání jasu LED diody. Tvorba analogového napětí.
6. A/D převodník. Měření analogových signálů.
7. Časovače a čítače. Generování signálu pomocí operace srovnání „Output compare“ Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu.
8. Časovače a čítače. Měření signálu pomocí operace zachycení „Input capture“ . Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu.
9. Programování uživatelských rozhraní – klávesnice.
10. Programování uživatelských rozhraní – display.
11. Sériový kanál. Komunikace s PC
12. Průběžný test. Zadání a řešení semestrální práce.
13. Řešení semestrální práce
14. Uzavření předmětu. Předání výsledků řešení semestrální práce. Udělení zápočtu
1. Typy řídicích systémů a jejich realizace. Digitální technika. Číselné soustavy. Kódování.
2. Mikroprocesorová technika v řídicích systémech. Struktura a funkce číslicového počítače. Základní jednotka počítače. Operační paměť. Vnitřní a vnější paměti. Architektury procesorů CISC a RISC. Vnitřní stavba jednotek počítače.
3. Programování mikroprocesorových řídicích systémů. Programovací jazyky. Jazyk C pro mikroprocesory.
4. Přerušovací systém počítače. Programování obsluhy přerušení. Technika přímého přístupu do paměti DMA.
5. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení – číslicové vstupy a výstupy. časovače, PWM.
6. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - Analogové vstupy a výstupy.
7. Mikroprocesorová rozhraní a jejich programování pro řízení - uživatelské rozhraní - obrazový výstup, grafický adaptér, displej, klávesnice, dotykové obrazovky.
8. Přehled mikroprocesorů a digitálních signálových procesorů. Porovnání vlastností mezi MCU a DSP.Rodiny Analog Devices, Atmel, Freescale, Microchip,… . Porovnání procesorů a FPGA.
9. 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.
10. Komunikace v řídicích systémech. Paralelní a sériové rozhraní. Průmyslové komunikační sítě. RS232, SPI, I2C, USB, CAN, LIN, Profibus, FireWire, Ethernet, PCMCIA.
11. Konstrukce počítačových řídicích systémů. Vestavěné systémy řízení. Jednodeskové počítače SBC - PC104, EBX, Mini-ITX. Jednočipové mikropočítače.
12. Operační systémy pro řízení. Zpracování informací v reálném čase. Operační systémy pro řízení v reálném čase. RT-linux, QNX, VxWorks.
13. Moderní metody návrhu řídicích systémů UML, vývoj řídicích systémů pomocí ROPES.
14. Závěrečná přednáška. Shrnutí učiva předmětu. Příprava studentů ke zkoušce.
Náplň laboratorních cvičení:
1. Bezpečnost práce v laboratořích. Číselné soustavy. Kódování dat v počítačích. Aritmetické operace v jiných číselných soustavách, operace v přímém, inverzním a doplňkovém kódu.
2. Seznámení se s vývojovým prostředím Freescale CodeWarrior. Vytvoření jednoduchého programu v jazyce C. Simulace mikroprocesoru. Krokování programu.
3. Vývojová deska EvbHCS08. Programování mikroprocesoru Freescale HCS08 přes rozhraní BDM. Ovládání tlačítkových vstupů a výstupů LED. Krokování programu ve skutečném mikroprocesoru.
4. Jazyk C pro mikroprocesory. Proměnné v mikroprocesoru. Funkce. Chod programu.
5. PWM výstup. Ovládání jasu LED diody. Tvorba analogového napětí.
6. A/D převodník. Měření analogových signálů.
7. Časovače a čítače. Generování signálu pomocí operace srovnání „Output compare“ Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu.
8. Časovače a čítače. Měření signálu pomocí operace zachycení „Input capture“ . Pozorování chování mikroprocesoru na osciloskopu.
9. Programování uživatelských rozhraní – klávesnice.
10. Programování uživatelských rozhraní – display.
11. Sériový kanál. Komunikace s PC
12. Průběžný test. Zadání a řešení semestrální práce.
13. Řešení semestrální práce
14. Uzavření předmětu. Předání výsledků řešení semestrální práce. Udělení zápočtu