Hardware a mikroprocesorová technika (FSI-VHT-K)

Akademický rok 2019/2020
Garant: prof. Ing. Pavel Ošmera, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Získání přehledu o současném PC hardware a periferiich. Osvojení praktických znalosti a dovedností programování 8b mikroprocesorů ATmega (ATmega, Xmega).
Výstupy studia a kompetence:
Schopnost navrhnout vhodnou konfiguraci počítače podle potřeb uživatele.
Sestavit jednoduchý prograram pro 8b uP ATmega.
Prerekvizity:
Základní znalosti matematiky a fyziky, programování v jazyce C.
Obsah předmětu (anotace):
Kurz je zaměřen na osvojení základních znalostí počítačového hardware. Dále se předmět teoreticky i prakticky zaměřuje na dovednosti práce s 8b mikroprocesory ATmega. Studenti se na praktických příkladech pomocí vývojových kitů naučí řešit základní úlohy z uP techniky (ovládání I/O, řízení servo motorů, čtení dat ze senzorů apod.).
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Aktivní účast ve cvičeních, odladění zadaných programů pro řízení mikropočítače. Závěrečný projekt.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Zameškaná cvičení lze nahradit odevzdáním zadané práce
Typ (způsob) výuky:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 17 hod. nepovinná                  
    Řízené samostudium  1 × 35 hod. povinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 1. PC hardware a jeho architektura.
2. PC hardware a periferie I. (procesory, principy zvyšování výkonu, assembler).
3. PC hardware a periferie II. (paměti, sběrnice, GPU).
4. PC hardware a periferie III. (záznamová zařízení, tiskárny a zobraz. jednotky).
5. PC hardware a periferie IV. (I/O komunikace, I/O zařízení).
6. Mikroprocesorový hardware a jeho architektura.
7. Mikroprocesory I. (platformy Arduino, RaspberryPi).
8. Mikroprocesory II. (sběrnice, signály, časovací obvody, obvod RTC, A/D převodníky).
9. Mikroprocesory III. (podsystém přerušení, komunikační rozhraní, periferie).
10. Komunikační rozhraní UART, I2C, SPI, CANopen.
11. Komunikační rozhraní ZigBee.
12. Signálové procesory (DPS5603) a programovatelná hradlová pole (Xilinx).
13. Moderní trendy hardware a mikroprocesorové techniky.
    Řízené samostudium 1. Vysvětlení zásad práce s výpočetní technikou, elektronikou a příslušným laboratorním zázemím (multimetry, osciloskopy aj.). Popis PC a jeho periferií. Popis platforem Arduino a RaspebrryPi.
2. Programovací jazyk ASM (Assembler).
3. Programovací jazyk ANSI C a Python.
4. Systém přerušení (externí a interní přerušení, maskované nemaskované). Čítače, RTC.
5. Komunikace RS232, 485, sériové sběrnice I2C.
6. Bezdrátová komunikace.
7. A/D převodníky a sběr dat pro IoT.
8. LCD displej a řadič displeje HD44780.
9. RealTime aplikace s Matlab/Simulink.
10. Řízení modelářských serv. Pulzně šířková modulace (PWM).
11. Řízení krokových motorků.
12. Řízení DC motorků.
13. Obhájení projektů a prezentace nových technologií.
Literatura - základní:
1. Minasi M.: PC - velký průvodce Hardwarem, Grada 1996
2. Ošmera P.: Počítače - CD, 2004
3. Minasi M.: The complete PC Upgrade an Maintanance Guide, Sybex Inc., 1995
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3S-K kombinované studium B-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- kl 4 Povinný 1 2 Z