Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EAR s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Technika mikroprocesorowa Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EAR s Punkty ECTS: 4 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Automatyka i Robotyka Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: Pauluk Mariusz (mp@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Kołek Krzysztof (kko@agh.edu.pl) Pauluk Mariusz (mp@agh.edu.pl) dr inż. Marchewka Dariusz (dmar@agh.edu.pl) dr inż. Piątek Paweł (ppi@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji AR1A_U08, AR1A_U09 M_W002 Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych AR1A_W08 M_W003 Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A; potrafi dobrać przetworniki zależnie od aplikacji AR1A_W09 M_W004 Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania współczesnych procesorów AR1A_W08, AR1A_W09 Umiejętności M_U001 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji AR1A_W15, AR1A_W19 1 / 6

2 M_U002 Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny zgodnie z zadaną specyfikacją AR1A_W15, AR1A_W19, AR1A_W21 M_U003 Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne oraz utworzyć oprogramowanie zapewniające komunikację z układami peryferyjnymi AR1A_W15, AR1A_W19 M_U004 Zna oraz potrafi oprogramować procesor w języku asembler AR1A_W21 M_U005 Dysponuje wiedzą o zachowaniu podstawowych układów elektronicznych AR1A_U02, AR1A_U12, AR1A_U14 M_U006 Potrafi teoretycznie przewidzieć zachowanie podstawowych układów elektronicznych AR1A_U02, AR1A_U12, AR1A_U14 M_U007 Potrafi zidentyfikować zachowanie podstawowych układów elektronicznych na podstawie pomiarów AR1A_U02, AR1A_U12, AR1A_U14 Kompetencje społeczne M_K001 Zna rolę systemów cyfrowych w aktualnym kontekście techniki oraz ich wpływ na społeczeństwo AR1A_W02, AR1A_W04, AR1A_W06 Aktywność na zajęciach Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 Umiejętności Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A; potrafi dobrać przetworniki zależnie od aplikacji Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania współczesnych procesorów 2 / 6

3 M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 M_U005 M_U006 M_U007 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny zgodnie z zadaną specyfikacją Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne oraz utworzyć oprogramowanie zapewniające komunikację z układami peryferyjnymi Zna oraz potrafi oprogramować procesor w języku asembler Dysponuje wiedzą o zachowaniu podstawowych układów elektronicznych Potrafi teoretycznie przewidzieć zachowanie podstawowych układów elektronicznych Potrafi zidentyfikować zachowanie podstawowych układów elektronicznych na podstawie pomiarów Kompetencje społeczne M_K001 Zna rolę systemów cyfrowych w aktualnym kontekście techniki oraz ich wpływ na społeczeństwo Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Układy scalone rodziny TTL. Bramki logiczne Budowa oraz charakterystyka układów rodziny TTL, parametry elektryczne, parametry czasowe, zasady dołączania do sygnałów zewnętrznych, zasady bezawaryjnej pracy, podstawowe bramki logiczne. Przerzutniki oraz rejestry Przerzutniki D, JK oraz T, rejestry równoległe oraz szeregowe, układy zerowania oraz wpisu równoległego. Zasady budowy oraz funkcjonowania. Przykładowe schematy i zastosowania. Liczniki, multipleksery oraz dekodery Kody stosowane w technice cyfrowej, liczniki binarne synchroniczne oraz asynchroniczne, liczniki BCD, licznik Johnsona. Zasady budowy oraz funkcjonowania. Przykładowe schematy i zastosowania. Przerzutniki monostabilne, generatory, pętla synchronizacji fazy Scalone przerzutniki monostabilne z zewnętrznym układem RC, generatory, generator 3 / 6

4 kwarcowy, pętla synchronizacji fazy. Zasady budowy oraz funkcjonowania. Przykładowe schematy i zastosowania. Układy scalone CMOS Tranzystory CMOS, podstawowe parametry elektryczne układów CMOS, rodziny układów CMOS, bramki logiczne, bramki analogowe. Zasady bezawaryjnego stosowania. Pamięci półprzewodnikowe Hierarcha oraz podstawowe parametry pamięci, architektura pamięci półprzewodnikowych, pamięci ROM, EPROM, EEPROM, RAM, SRAM, DRAM, SDRAM, DDR, podstawowe przebiegi czasowe oraz tryby pracy, pamięć FLASH, pamięć notatnikowa, pamięć wirtualna. Stos pamięci w systemach cyfrowych. Uruchamianie oraz testowanie układów cyfrowych Zasady uruchamiania układów cyfrowych, protokół JTAG architektura układów zgodnych z JTAG, obligatoryjne rozkazy protokołu. Wykorzystanie rozkazów do testowania pracy układów scalonych oraz testowania połączeń płytki drukowanej. Rekonfigurowalne układy scalone Architektury układów SPLD, CPLD oraz FPGA. Podstawowe bloki układów FPGA: bloki wejścia/wyjścia, kombinacyjne bloki logiczne, macierze połączeniowe, dystrybucja sygnałów zegarowych, pamięci dwuportowe. Przykłady wykorzystania bloków do realizacji układów cyfrowych. Obszary zastosowania układów rekonfigurowalnych. Układy w konfiguracjach SoC. Język opisu sprzętu VHDL Typy danych, blok entiry, blok architecture, elementy składniowe języka VHDK, równoległa i sekwencyjna realizacja opisu sprzętu, przykłady implementacji bloków cyfrowych. Zalecenia projektowe oraz wybrane techniki wykorzystywane w języku VHDL do konfiguracji układów FPGA. Opis w języku VHDL układów cyfrowych małej i średniej skali integracji: bramki, przerzutniki, rejestr, liczniki multipleksery, demultipleksery, przerzutniki i generatory. Przetwarzanie cyfrowo-analogowe oraz analogowo-cyfrowe (2 wykłady) Ogólna struktura komputerowego systemu pomiarowo-sterującego, źródła napięć referencyjnych, zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych, klucze analogowe, układy próbkująco-pamiętające, izolacja galwaniczna, charakterystyki przetworników, ogólna struktura przetwornika C/A, przetworniki C/A z rezystorami wagowymi oraz z drabinką R-2R, sygnał PWM, przetwarzanie napięcie-częstotliwość, całkujące przetworniki A/C, przetworniki A/C z aproksymacją wagową oraz równomierną, przebiegi sygnałów sterujących przetworniki, przetworniki A/C równoległe oraz szeregowo-równoległe, przetworniki sigma-delta, tryby współpracy przetworników A/C z procesorem. Mikrokontroler 8051 (3 wykłady) Mikroprocesor a mikrokontroler, systemy wbudowane, architektura 8051, wyprowadzenia kontrolera 8051, pamięć danych i programu, rejestry, stos, przerwania, rejestry specjalne, lista rozkazów, wspomagające oprogramowanie narzędziowe, przykładowe programy w języku asembler, podłączanie 8051 do cyfrowych sygnałów we/wy, podłączanie 8051 do przetworników A/C i C/A schematy oraz przykładowe programy, rozszerzenia układowe. Przykładowe programy realizujące komunikację z urządzeniami peryferyjnymi. Budowa i tryby pracy procesora i386 Architektura procesora i386, rejestry, organizacja pamięci, praca w trybie rzeczywistym, praca w trybie chroniony, segmentacja i stronicowanie, deskryptory, 4 / 6

5 ochrona zasobów, pamięć notatnikowa. Ćwiczenia laboratoryjne 1. Badanie charakterystyk podstawowych elementów elektronicznych, 2. Badanie charakterystyk tranzystorów 3. Układy pracy podstawowych elementów elektronicznych 4. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych aplikacje 5. Tranzystor bipolarny zastosowania w elektronice analogowej 6. Tranzystor polowy zastosowania w elektronice analogowej 7. Układy nieliniowe 8. Przerzutniki Sposób obliczania oceny końcowej Oceną końcową jest ocena z laboraorium Wymagania wstępne i dodatkowe Prawa fizyczne opisujące działanie opornika, kondensatora oraz indukcyjności; podstawy algebry Boolowska Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Pieńkoś J., Turczyński J.: Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKiŁ, Warszawa, Łuba T., Jasiński K., Zbierzchowski B.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i FPGA, WKŁ, Warszawa, Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kalisza: Język VHDL w praktyce, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, Plassche R.: Scalone przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, (z jęz. ang. przetł. Zbigniew Kulka, Michał Nadachowski), WKiŁ, Warszawa, Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51, WNT, Goczyński R., Tuszyński M.: Mikroprocesory 80286, i i486, Komputerowa Oficyna Wydawnicza HELP, Warszawa, Pauluk M. Materiały własne, udostępniane studentom w formie elektroniczne, 8. Kuta S., Krajewski G., Jasielski J., Układy elektroniczne cz. I, Kraków, Wydaw. AGH Kuta S., Krajewski G., Jasielski J., Układy elektroniczne cz. II, Kraków, Wydaw. AGH Horowitz P., Sztuka elektroniki Cz. 1, Wydaw. Komunikacji i Łączności, Warszawa Horowitz P., Sztuka elektroniki Cz. 2, Wydaw. Komunikacji i Łączności, Warszawa 1992 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 5 / 6

6 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 42 godz 28 godz 30 godz 15 godz 115 godz 4 ECTS 6 / 6