Předmět Návrh externích adaptérů a vestavěných systémů (FIT-NAV)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FIT-NAV - Návrh externích adaptérů a vestavěných systémů, Fakulta informačních technologií, Vysoké učení technické v Brně (VUT).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Rozvíjet znalosti získané v předmětech zaměřených na konstrukci počítačů, demonstrovat tyto principy při návrhu externích adaptérů a vestavěných systémů. Využít znalosti získané v předmětech zabývajících se návrhem číslicových systémů pro návrh a implementaci složitých číslicových systémů s komplikovaným sekvenčním chováním. Naučit studenty analyzovat podmínky, v nichž bude navrhované zařízení pracovat a na základě této analýzy zvolit řešení, které bude kompromisem z hlediska ceny, spolehlivosti a dynamických parametrů. V laboratorních cvičeních seznámit studenty se strukturou a principy činnosti komponent externích adaptérů a vestavěných systémů a s využitím návrhových systémů pro návrh těchto komponent.

Osnova

Osnova přednášek:Vestavěný systém, postupy návrhu, specifikace, požadavky na vestavěný systém. Výběr vhodné platformy, mikrokontroléru. Kdy je a kdy není vhodné použít mikrokontrolér. Hardwarové a softwarové řešení funkcí vestavěného systému. Číslicové vstupy, snímání binární informace, číslicové výstupy, ovládání dvoustavových akčních členů, rozšiřování číslicových vstupů a výstupů. Analogový vstup a výstup, převodníky, komparátory, ovládání analogových akčních členů. Ovládání vestavěného systému člověkem, klávesnice, zobrazení stavu a jiné informace, displeje LED a LCD znakové i grafické, obrazovka. Komunikace v rámci víceprocesorového vestavěného systému, komunikace s vnějšími systémy, sériová synchronní a asynchronní, paralelní, používané protokoly, sítě. Typická architektura software vestavěného systému. Testování, ladění a diagnostika vestavěných systémů. Systémová sběrnice. Konstrukce adaptéru systémové sběrnice, návrh adresového dekodéru, obsluha čtecí a zápisové transakce. Principy řízení periferních operací. Programové řízení periferní operace, generování a obsluha žádosti o přerušení, generování žádosti o přenos DMA a jeho realizace. Architektura sběrnice PCI a PCI-X. Komunikační protokol, arbitrace, obsluha přerušení a zotavení z chyb, protokoly Retry a Disconnect. Architektura sběrnice PCI-Express. Vrstvový model, konfigurační prostor, směrování transakcí. Architektura ovladače adaptéru v rámci operačního systému. Komunikace mezi uživatelským prostorem a modulem, komunikace mezi modulem a adaptérem, modely blokujících a neblokujících operací, přenosy DMA. Architektura sběrnice USB. Typy transakcí, detekce a zotavení z chyb, modely komunikace se systémovým software. Uplatnění principů testovatelnosti při syntéze vestavěných systémů a externích adaptérů.Osnova laboratorních cvičení:Minimální vestavěný počítačový systém s mikrokontrolérem. Praktické rozšíření počtu výstupů mikrokontroléru. Komunikace mikrokontroléru s periferií, senzorem. Ovládání ss motoru s reverzací.Návrh adaptéru: Konstrukce adresového dekodéru pro zařízení na sběrnici PCI. Návrh adaptéru: Zapojení a test vestavěných paměťových bloků. Návrh adaptéru: Modul pro komunikace skrze protokol RS232. Návrh adaptéru: Blokové zpracování dat, konstrukce automatu. Osnova ostatní - projekty, práce:Základní návrh malého vestavěného systému nebo architektury externího adaptéru.

Literatura

Texty přednášek v elektronické podobě. Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9. Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2.Miroslav Šnorek, Karel Richta: Připojování periferií k PC, Grada Publishing, 1996, ISBN 80-7169-146-1, 303 stran Tom Shanley, Don Anderson: PCI System Architecture, Addison Wesley, 1999, ISBN 0201309742, 833 stran Tom Shanley: PCI-X System Architecture, Addison Wesley, 2000, ISBN 0201726823, 688 stran Ravi Budruk, Don Anderson, Tom Shanley, PCI Express System Architecture, Addison Wesley, 2003, ISBN 0321156307, 1056 stran Don Anderson: Universal Serial Bus System Architecture, Addison Wesley, 2001, ISBN 0201309750, 544 stran Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, Greg Kroah-Hartman: Linux Device Drivers, 3rd Edition, O'Reilly Media, 2005, ISBN-10: 0596005903, 640 stran Jonathan W. Valvano: Embedded Microcomputer Systems, Real Time Interfacing. Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-2. Ken Arnold: Embedded Controller Hardware Design. LLH Technology Publishing, 2001, ISBN 1-878707-52-3. Stuart R. Ball: Embedded Microprocessor Systems: Real World Design. Newnes, 2002, ISBN 0-7506-7534-9.

Požadavky

Znalost programování v asembleru a v jazyce C, základy VHDL. Znalost principů elektronických obvodů a počítačových architektur.

Garant

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D.

Vyučující

doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D.