Předmět Číslicové počítače (KSA / CPO)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KSA / CPO - Číslicové počítače, Fakulta strojní, Technická univerzita v Liberci (TUL).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

PŘEDNÁŠKY :1. Obecná struktura systému s mikroprocesorem, struktura mikroprocesoru. Příklady struktur. Hodnocení výkonnosti a metody měření.2. Zobrazení informace v počítači, číselné soustavy. Využití dvojkové soustavy, bit, byte, word. Aritmetické operace. Kódování binárních čísel. Zobrazení čísel v pevné a pohyblivé řádové čárce, norma IEEE 754.3. Stavební prvky počítačů, logické obvody,charakteristiky, technologie logických obvodů. Kombinační a sekvenční obvody. Syntéza logických funkcí, zjednodušení funkcí. Sudá nebo lichá parita, dvojkový dekodér, multiplexor, dvojkový prioritní kodér. Klopné obvody D, T, RS, JK.4. Paměťové systémy - definice paměti, rozdělení, technologie, základní parametry. Použití pamětí. Vnitřní konstrukce pamětí a paměťových registrů. Přístup k paměti.5. Aritmetické operace a příslušné obvody, sčítání, odčítání, násobení a dělení, funkce posouvá-ní, čítání, stavba sčítačky, odčítačky, násobičky. Aritmetická jednotka, struktura.6. Popis činnosti řadiče, mikroprogramový řadič, řízení periferních operací, vyhodnocování priorit, přímý přístup do paměti. Organizace paměti. Řídicí jednotka, operační kód, mikroprogram, základní cyklus, adresace, řízení základních operací.7. Instrukční sada mikroprocesorů, mikroprocesory úplným souborem instrukcí CISC, mikropro-cesory s redukovaným souborem instrukcí RISC.8. Napájecí a další podpůrné obvody mikroprocesoru. Zdroje napájecího a referenčního napětí. Obvody watchdog a powerfile. Připojení programátoru a debuggeru.9. Přerušovací systém mikroprocesoru - hardwarová, softwarová přerušení, maskování přerušení, priorita. Obecné schéma přerušovacího obvodu.10. Zdroj časovacích signálů - oscilátory a jejich rozdělení, zdroj reálného času. Časovací obvody mikroprocesoru.11. Vstupně výstupní obvody mikroprocesorů. Periferie jednočipových mikroprocesorů - tlačítka, klávesnice, jednořádkový, víceřádkový, grafický display, externí flash paměti.12. Sériové rozhraní I2C, SPI, RS232/C/D, RS485, CAN, USB. Princip komunikace po konkrétní sběrnici, hodnoty elektrických signálů, taktovací diagramy, typy součástek. Synchronizace komunikace mikroprocesoru s periferiemi.13. Zpracování analogových signálů. Převodníky A/D a D/A. Připojení externích převodníků. Pulzně šířková modulace. Signálové mikroprocesory, obecná struktura DSP jednotky, speciální instrukční sada.14. Ukázka reálné aplikace. Oživování, způsoby testování a hlehledání poruch. Vývojové prostředky a prostředí. Aspekty použití mikropočítačů, volba vhodného typu, oblasti použití.CVIČENÍ1. Úvod, pravidla pro práci v laboratoři, seznámení se s dostupným softwarovým a hardwarovým vybavením pro výuku předmětu. Požadavky k zápočtu a zkoušce. Nástin programu cvičení v semestru.2. Zadání úlohy na návrh a realizaci konkrétního elektronického obvodu s jednočipovým mikropočítačem. Úloha je řešena ve skupinách. Počáteční návrh řešení je ponechán na studentech. Další pokračování bude na cvičení č. 5.3. Práce s kombinačními obvody. Simulace chování kombinačních v prostředí Matlab-Simulink.4. Práce se sekvenčními obvody. Simulace paměti se sekvenčním přístupem v prostředí Matlab Simulink.5. Analýza návrhů studentů (zadání ze cv. č. 2). Korekce návrhů, výběr hardwarových pro-středků - mikroprocesoru, periferií6. Návrh elektronického zapojení obvodu s jednočipovým mikropočítačem.7. Dokončení návrhu a realizace elektronického obvodu z předchozího cvičení.8. Realizace elektronického obvodu na kontaktním poli.9. První oživení elektronického obvodu, odzkoušení periferií. Programování obvodu v jazyku symbolických adres nebo jazyku C.10. Dokončení programu pro mikroprocesor.11. Návrh desky plošných spojů.12. Výroba navržené desky. Osazení součástkami.13. Dokončení prací na elektronickém obvodu.14. Evaluace návrhu, zápočty.

Získané způsobilosti

Studenti se orientují v oblasti číslicových počítačů, jejich využití pro konstruktérské a inženýrské práce a pro řízení strojírenské výroby.

Literatura

BREY, B. Applying PIC18 Microcontrollers: Architecture, Programming, and Interfacing using C and Assembly . NJ: Prentice Hall, 2007. HLAVIČKA, J. Architektura počítačů (skriptum). Praha: ČVUT v Praze, 1996. MATOUŠEK, D. C pro mikrokontroléry PIC -- Práce s mikrokontroléry PIC18F452 a PIC18F1220 v jazyce C. Praha: BEN - Technická literatura, 2011. anon. dsPIC30F3010/3011 High Performance, 16-Bit Digital Signal Controllers. Microchip Technology, 2010. PINKER, J. Mikroprocesory a mikropočítače. Praha: BEN - Technická literatura, 2004. HRBÁČEK, J. Moderní učebnice programování mikrokontroplérů PIC (1. díl). Praha: BEN -Technická literatura, 2004. HRBÁČEK, J. Moderní učebnice programování mikrokontroplérů PIC (2. díl). Praha: BEN -Technická literatura, 2007. PECHALS, S. Monolitické mikropočítače. Praha: BEN - Technická literatura, 1995. JASIO, L. - WILMSHURST, T. - IBRAHIM, D. - MORTON J. - BATES, M., P. - SMITH, J. - SMITH, D., W. - HELLEYBUCK, CH. PIC Microcontrollers: Know It All (Newnes Know It All) Oxford: Newnes, 2007. anon. PIC18F2480/2580/4480/4580 - 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers with ECAN? Technology, 10-Bit A/D and nanoWatt Technology. Microchip Technology, 2009. BLATNÝ, J. - HLAVIČKA, J. - JINDRA, V. Počítačové systémy. Brno, VA BRNO, 1992. KERNIGHAN, B., W. - RITCHIE, D., M. Programovací jazyk C. Brno: Computrer Press, 2006. JANEČEK, J. Projektování mikropočítačových systémů (skriptum). Praha: ČVUT v Praze, 1996.

Požadavky

Zápočet je udělen na základě aktivní účasti na cvičeních, která probíhají převážně v laboratoři, a zpracování výsledků jednotlivých úloh a jejich interpretace. Zkouška - písemná a ústní

Garant

Ing. Michal Moučka, Ph.D.

Vyučující

Ing. Michal Moučka, Ph.D.Ing. Michal Moučka, Ph.D.