Hardware a mikroprocesorová technika (FSI-VHT-K)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Jan Roupec, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Získání přehledu o hardware současných počítačů a periferií. Osvojení praktických znalostí a dovedností tákajících se volby mikropočítače, návrhu konfigurace, volby vhodných periferních zařízení a také programování mikroprocesorů.
Výstupy studia a kompetence:
Schopnost navrhnout a realizovat vhodnou konfiguraci počítače a vytvořit potřebný software dle požadavků aplikace.
Prerekvizity:
Základní znalosti matematiky a fyziky, programování v jazyce C.
Obsah předmětu (anotace):
Kurz je zaměřen na osvojení základních znalostí počítačového hardware. Důraz je kladen na princip fungování a realizaci počítače a periferních zařízení a způsobů komunikace mezi nimi. 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. povinná                  
    Konzultace  1 × 35 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 1. Binární reprezentace dat, číselné soustavy, bitové operace.
2. Princip práce počítače. Základy programování v assembleru.
3.-4. Pasivní a aktivní elektronické součástky, analogové a číslicové obvody.
5. Technologie číslicových I/O, kombinační logické obvody.
6. Sekvenční logické obvody, klopné obvody.
7. Paměti. Sběrnice, přerušení, DMA.
8. I/O obvody, paralelní a sériový vstup, UART.
9. Čítače, časovače. A/D a D/A převodníky.
10. Komunikační rozhraní (V24, USB, CAN, I2C).
11. Periferní zařízení - zobrazovací jednotky, tiskárny, kamery, externí paměti.
12. Signálové procesory, programovatelná hradlová pole.
13. Moderní trendy hardware a mikroprocesorové techniky.
    Konzultace 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. Zobrazovací zařízení.
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  
B-STR-K kombinované studium AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- kl 4 Povinný 1 2 Z