ANALYTICKÝ PROGRAM
1. Držiteľ disciplíny: Prof. dr. Horia-Nicolai Teodorescu, b.w.
2. Typ disciplíny: uložené
3. Štruktúra v učebných osnovách:
Expozícia, rozhovor, exemplifikácia, demonštračné aplikácie, cvičenia, vyriešené úlohy, mikroprojekty.
5 . Obsah disciplíny
(V závislosti na dostupnom čase, kapacite odozvy a predchádzajúcich znalostiach publika si držiteľ vyhradzuje právo niektoré z vyučovaných tém zúžiť alebo doplniť.)
§ Prezentácia architektúry procesora: Von Newman, Harvard, upravený Harvard a spôsob konfigurácie hlavných blokov procesora, ako sú pamäť, zbernice, rozhrania, ALU - aritmeticko-logická jednotka atď. Príklady mikrokontrolérov
§ Prezentácia typov inštruktážnych súborov: CISC, RISC. Príklady mikrokontrolérov
§ Prezentácia architektúry mikrokontroléra zo série PIC 16FX. 17YXX, prezentácia ALU, dátové registre ALU a režim prenosu údajov medzi nimi, prezentácia riadiacich registrov (stav) a súboru pohybových pokynov (načítanie) v registroch a aritmetické pokyny bajtová a bitová úroveň.
§ Porovnania medzi architektúrami rôznych skupín mikrokontrolérov, funkciou použitia (priemyselná, komunikačná, vyhradená) a funkciou výrobcu.
§ Typický mikrokontrolér RISC: rodina PIC, príklad 16F84. Návod na použitie pre rodinu PIC16XXX.
§ Programovacie prostredia pre mikrokontroléry. MPLAB. Úvod, prehĺbenie a systematizácia dizajnových prvkov rutín (postupov, funkcií) pre spracovanie signálu. Prezentácia príkladov týkajúcich sa digitálnych filtrov a techník optimalizácie algoritmov na získanie krátkych výpočtových časov.
§ I/O. Ako navrhovať a vykonávať zložité operácie pre procesor typu RISC, pokiaľ pre tieto operácie neexistujú osobitné pokyny.
§ I/O porty (vstupno/výstupné bloky) na príjem externých signálov a prenos príkazov do externých zariadení. Príklady.
§ Pamäť. Spôsob organizácie pamäte na bankách, režimov priameho a nepriameho adresovania pamäťových miest z rôznych bánk. Príklad: PIC
§ Učenie pomocných obvodov pre mikrokontroléry
§ Úvod a prehĺbenie typov prerušenia, operácií vykonávaných mikrokontrolérom na dosiahnutie prerušenia, prezentácia čítania periférií a konfiguračných registrov prerušenia. Porovnania medzi prerušeniami a rôznymi procesormi. Optimalizácia práce v prerušeniach.
§ Časovač. Druhy, použitia. Príklad: PIC.
§ Aplikácie mikrokontrolérov. Priemyselné aplikácie. Aplikácie na spracovanie a meranie signálu. „Vstavané“ aplikácie.
Celkový počet hodín kurzu. 42 hodín
Laboratórium #1 Pokyny na ochranu práce pre študentov. Protipožiarne opatrenia v laboratóriách. Špecifické laboratórne pravidlá ochrany práce.
Laboratórium č. 2 Prezentácia vývojového prostredia MPLAB TM od spoločnosti Microchip Technologies Inc., vytvorenie zručností a schopností pracovať s jej ponukami a oknami, realizácia prvého projektu, ktorý obsahuje súbory hlavičiek * .h, * .inc a * .asm kódové súbory, prezentáciu pokyny (pred procesorom) a ako komentovať kód.
Laboratórium č Konfigurácia simulátora v MPLAB. Vytváranie zručností a schopností pracovať s ALU, registrami batérií a pamäťovými registrami pomocou jednoduchých pokynov na prenos a montáž
Laboratórium č Prezeranie demontážneho zoznamu, prezerania programu a dátovej pamäte, prezerania obsahu registrov, spúšťania programov krok za krokom.
Laboratórium č. 5 Syntaxové prvky zápisu programu, direktívy zostavenia, predstavenie spôsobu, akým sú stavy (príznak C, DC, Z) ovplyvnené aritmetickými operáciami, prenosom, vymazaním, respektíve rotáciou (kruhový pohyb transportným bitom).
Laboratórium # 6 Prezentácia bitovo podmienených inštrukcií podmieneného rozhodnutia, inštrukcie skoku štítku, implementácia slučky, vizualizácia príznakov použitých inštrukciami testu, riešenie problémov s programom, zavedenie medzných bodov, výpočet časov oneskorenia pre časovacie slučky.
Laboratórium # 7-8 Implementácia elementárneho digitálneho váženého sprostredkovacieho filtra pre okno analýzy špecifikované počtom vzoriek (poradie filtra).
Laboratórium # 9 Naučiť sa, ako nastaviť kolíky portu ako vstupné alebo výstupné bity (pomocou pokynov na nastavenie portu); manipulácia s pamäťovými bankami priamym a nepriamym adresovaním (nastavenie činnosti portov prostredníctvom registrov TRISA a TRISB v pamäťovej banke 1.
Laboratórium # 10 Použitie volieb v ponukách vývojového prostredia MPLAB na konfiguráciu bitov mikrokontroléra výberom kolíkov, na ktoré sa aplikujú stimuly, typ stimulu, respektíve doba trvania impulzov (pre impulzné stimuly).
Laboratórium #11 Analýza signálov generovaných pomocou logického analyzátora vizualizáciou stavu dôležitých signálov (vstupy, výstupy, hodinové vstupy).
Laboratórium #12-13 Implementácia mikroprojektov na prehĺbenie a zhodnotenie asimilovaných znalostí v odbore, načítanie strojového kódu do mikrokontrolérov a testovanie správnosti fungovania programov prostredníctvom vývojových dosiek.
Celkový počet hodín aplikácie. 28 hodín
Mikroprojekty (praktická téma)
(Mikroprojekty uvedené nižšie sú ponúkané na výber. Každý študent musí dokončiť projekt ako domácu úlohu. Riešenie malých projektov bude prebiehať samostatne, ale tímová práca sa podporuje v úvodných fázach projektu).
1. Navrhnúť a navrhnúť na programovej a obvodovej úrovni (hardvér a softvér) stimulátor pasívneho oslabenia/tréningu svalstva, ktorý bude generovať stimuly pre štyri elektródy so štyrmi stimulačnými programami. Piata elektróda bude pasívna elektróda (zem). Stimulátor bude vyrobený pomocou mikrokontroléra PIC 16F84 alebo PIC10F220.
2. Koncipovať a navrhnúť na úrovni programu a obvodu (hardvér a softvér) systém s mikrokontrolérom typu PIC, ktorý by mal generovať skladbu pozostávajúcu z piatich hudobných nôt s danými frekvenciami v poradí f1, f2, f3, pauza, f4, f2 .
3. Je potrebné pravidelne generovať komplexný priebeh:
6 . Odporúčaná bibliografia :
[1]. H.N. Teodorescu - „ Prvky použitia mikrokontrolérov ”, Časť I Spracovanie dát a aplikácie so systémami založenými na mikrokontroléroch, tlačiareň Technickej univerzity„ Gh. Asachi ”Iaşi, 2005
[2]. Hutanu, C., Postolache, M., „Mikroprocesorové systémy v automatickom riadení procesov”, Zväzok 1, 2. vydanie, Academic Publishing House, Iaşi 2001
[3]. Microchip Technology Inc., Príručka PIC. http://www.microchip.com/
[4]. Microchip Technology Inc., Aplikačné poznámky, Programovacie špecifikácie pre PIC16C6/7/9XX OTP MCU. 2001
7 . Materiálny základ:
§ Sieť 8 počítačov pre vývoj programu vo vývojovom prostredí MPLAB TM
§ Osciloskopy na kontrolu a meranie napájacích napätí PIC, respektíve signálov generovaných na výstupných kolíkoch portov.
§ 3 Vývojové dosky ATMEL pre mikrokontroléry typu 8051
§ 4 Vývojové dosky vývojovej dosky PicKit2 Starter Kit Microchip Inc. (pre sériu PIC 16XXX)
§ 1 Vývojový systém MPLAB ICD2 In-Circuit Debugger (pre sériu PIC 18XXX)