Aplikace embedded systémů v mechatronice (FSI-REV)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
* Intenzivní seznámení s jazykem C a algoritmizace v prostředí s omezenými zdroji
* Přehled architektury MCU a funkce periferií
* Praktická zkušenost s vývojem aplikací pro konkrétní mikrokontrolér (rodina PIC18)
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent získá teoretické poznatky v oblasti oblasti aplikací jednočipových počítačů, týkající se zejména architektury, metod algoritmizace a osvědčených postupů.
Absolvent je schopen prakticky samostatně realizovat základní mechatronické úlohy , tj. provést analýzu problému, navrhnout vhodné řešení a toto řešení implementovat.
Prerekvizity:
* Znalost anglického jazyka – schopnost porozumění dokumentaci a studijním materiálům v AJ.
* Základní znalost algoritmizace a programování.
* Znalost základních elektrotechnických principů.
Obsah předmětu (anotace):
Studenti se seznámí se základními koncepty návrhu a vývoje embedded aplikací:
* architektura embedded zařízení,
* principy práce s periferiemi
* algoritmizace v prostředí s omezenými zdroji

Přednáška pokrývá teoretické aspekty, cvičení (s počítačovou podporou) zahrnuje opakování jazyka C a nácvik algoritmizace. Na cvičení navazuje laboratorní část předmětu, která zahrnuje praktickou (a posléze i samostatnou) práci s vývojovým kitem (mikrokontrolér PIC18).
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. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Hodnocení předmětu probíhá na základě standardní bodové škály 0-100b. Studenti mohou získat až 15b za za samostatné zpracování 3 úloh zadaných ve cvičení, až 50 bodů za 3 testy v průběhu semestru a až 35b za zpracování semestrálního projektu. U semestrálních projektů i úloh ze cvičení je hodnoceno zejména splnění funkčních požadavků a úroveň zpracování.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Kontrola výuky se provádí na cvičení.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška * Úvod do jazyka C
* Pokročilé konstrukce jazyka C
* Překladač, preprocesor, linker
* Standardní knihovna C
* Pokročilé datové struktury
* Architektura signálových řadičů
* Platforma PIC18
* Periferie řízené registry
* Sériová rozhraní - UART, SPI, I2C
* Analogové periferie
* Překladač, standardní knihovny
    Laboratorní cvičení * Rozhraní UART
* Rozhraní I2C
* Převodník analog-číslo
* Kvadraturní enkodér
* Samostatný projekt.
    Cvičení s počítačovou podporou * Základy jazyka C, funkce
* Ukazatele, struktury
* Knihovny, oddělený překlad
* Paralelní vstup/vstup
* Časovače
* Přerušení
* Pulsně šířková modulace (PWM)
* Dynamické mapování vstupu/výstupu
Literatura - základní:
1. Algorithms: Fundamental Techniques. Dostupne online: http://en.wikibooks.org/wiki/Algorithms
2. Embedded Systems: Building and Programming Embedded Devices. Dostupne online: http://en.wikibooks.org/wiki/Embedded_Systems
3. Microchip Technology, Inc.: Dokumentace dsPIC33fj128mc804. Dostupne online: http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en532303
Literatura - doporučená:
1. Herout, P.: Učebnice jazyka C
2. Mann, B.: C pro mikrokontroléry, Nakladatelství BEN, 2003
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 5 Povinný 1 1 L
B-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- kl 5 Povinný 1 2 L