Hardware a mikroprocesorová technika (FSI-VHT)

Akademický rok 2022/2023
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:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  7 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  6 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 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.
    Laboratorní cvičení

1. Práce s výpočetní technikou, elektronikou a měřicími přístroji.
2. Zapojení s diskrétními součástkami.
3. Zapojení s číslicovými integrovanými odbvody.
4. A/D a D/A převodníky.
5. Programování mikroprocesorových systémů - konfigurace, digitální vstupy a výstupy.
6. Programování mikroprocesorových systémů - D/A, A/D převodníky, PWM.
7. Programování mikroprocesorových systémů - řízení krokových a DC motorů.
    Cvičení s počítačovou podporou

1., 2. Programování v assembleru.
3., 4. Programovací jazyk ANSI C.
5. Programovací jazyk Python.
6. Obhajoba semestrálních projektů.
Literatura - základní:
3. Minasi M.: The complete PC Upgrade an Maintenance Guide, Sybex Inc., 1995
4. Steven Barrett, Daniel J. Pack, Daniel Pack; Atmel AVR Microcontroller Primer: Programming and Interfacing; Morgan & Claypool; 2008.
5. Herout Pavel, Učebnice jazyka C, KOPP nakladatelství, 2007.
Literatura - doporučená:
3. Minasi M.: The complete PC Upgrade an Maintenance Guide, Sybex Inc., 1995
4. Steven Barrett, Daniel J. Pack, Daniel Pack; Atmel AVR Microcontroller Primer: Programming and Interfacing; Morgan & Claypool; 2008.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 4 Povinný 1 1 Z
B-STR-P prezenční studium AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- kl 4 Povinný 1 2 Z