Moodle FEL ČVUT
Aplikace vestavných systémů
B242 - Letní 2024/2025
Aplikace vestavných systémů - A4M38AVS
| Kredity | 6 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět prezentuje typické aplikace vestavných systémů (VS) a jejich specifika. Předpokládá se již zběhlost v programovacích technikách a je proto orientace více na popis a vysvětlení bloků a funkcí VS. Cílem je, aby absolvent kursu získal přehled o funkčních možnostech procesorů a mikrořadičů, jejich výkonu při zpracování signálu, vlastnostech periferních zařízeních a jejich využití v typických oblastech aplikací VS. Znalosti si prakticky ověří v laboratoři při samostatném návrhu aplikace VS v zadaném typu zařízení.
Cíle studia
Cílem předmětu je poskytnout studentům přehled o funkčních schopnostech, výkonových a periferních zařízeních, vstupních a výstupních blocích, které jim umožní orientovat se ve volbě mikroprocesoru a mikrokontroléru v daném vestavěném systému a jeho následném použití a programování.
Osnovy přednášek
1. Oblasti použití a činnosti mikroprocesoru a mikrořadiče ve vestavném systému, požadavky
2. Přehled mikroprocesorů a mikrořadičů používaných ve vest. syst., kritéria pro výběr typu
3. Aplikace mikrořadičů s 8-bitovou architekturou v "hluboce" vestavěných systémech
4. Přehled mikrořadičů s 32-bitovou architekturou ARM7, ARM9, Cortex M3
5. Vstupy a výstupy analogových a log. signálů (filtrace, ochrany, převodníky A/D, D/A, optické oddělení)
6. Signálové procesory pro vestavěné systémy, specializované bloky a funkce, možnosti, výkon
7. Přehled základních metod zpracování signálů a jejich implementace ve vest. systémech
8. Vstupy obrazového signálu (připojení CMOS obr. senzoru, videokodek), využití řadiče DMA
9. Návrh vest. systému s více mikrořadiči, spolupráce, rozdělení úkolů, kontrola funkce
10. Způsob návrhu a prostředky pro zajištění spolehlivé funkce vest. syst. odolného vůči chybám
11. Přehled aplikací vestavěných systémů v průmyslové a automobilní elektronice
12. Použití vestavěného systému v komunikačním zařízení
13. Příkladová studie - návrh systému pro spotřební elektroniku (snímání a zpracování obrazu)
14. Příkladová studie - návrh systému s CPU - ARM7, ARM9 pro monitorování a sběr dat
2. Přehled mikroprocesorů a mikrořadičů používaných ve vest. syst., kritéria pro výběr typu
3. Aplikace mikrořadičů s 8-bitovou architekturou v "hluboce" vestavěných systémech
4. Přehled mikrořadičů s 32-bitovou architekturou ARM7, ARM9, Cortex M3
5. Vstupy a výstupy analogových a log. signálů (filtrace, ochrany, převodníky A/D, D/A, optické oddělení)
6. Signálové procesory pro vestavěné systémy, specializované bloky a funkce, možnosti, výkon
7. Přehled základních metod zpracování signálů a jejich implementace ve vest. systémech
8. Vstupy obrazového signálu (připojení CMOS obr. senzoru, videokodek), využití řadiče DMA
9. Návrh vest. systému s více mikrořadiči, spolupráce, rozdělení úkolů, kontrola funkce
10. Způsob návrhu a prostředky pro zajištění spolehlivé funkce vest. syst. odolného vůči chybám
11. Přehled aplikací vestavěných systémů v průmyslové a automobilní elektronice
12. Použití vestavěného systému v komunikačním zařízení
13. Příkladová studie - návrh systému pro spotřební elektroniku (snímání a zpracování obrazu)
14. Příkladová studie - návrh systému s CPU - ARM7, ARM9 pro monitorování a sběr dat
Osnovy cvičení
1. Konfigurace GPIO a časovače na procesoru ARM STM32F2xx
2. Komunikace přes UART rozhraní
3. Využit rotačního enkodéru pro ovládání aplikace, řízení plně grafického LCD a tvorba vlastní knihovny
4. Dokončení úlohy z minula - řízení grafické LCD a tvorba vlastní knihovny
5. Využití A/D a D/A převodníku na procesoru ARM STM32F2xx
6. Ovládání dvouosého akcelerometru
7. Využití rozhraní Ethernet pro vzdálený přístup
8. Implementace algoritmu DDS
9. Návrh a implementace číslicových filtrů (FIR)
10. Řešení individuálního projektu
11. Řešení individuálního projektu
12. Řešení individuálního projektu
13. Řešení individuálního projektu
14.Odevzdání individuálního projektu, prezentace projektů, hodnocení, udělení zápočtů
2. Komunikace přes UART rozhraní
3. Využit rotačního enkodéru pro ovládání aplikace, řízení plně grafického LCD a tvorba vlastní knihovny
4. Dokončení úlohy z minula - řízení grafické LCD a tvorba vlastní knihovny
5. Využití A/D a D/A převodníku na procesoru ARM STM32F2xx
6. Ovládání dvouosého akcelerometru
7. Využití rozhraní Ethernet pro vzdálený přístup
8. Implementace algoritmu DDS
9. Návrh a implementace číslicových filtrů (FIR)
10. Řešení individuálního projektu
11. Řešení individuálního projektu
12. Řešení individuálního projektu
13. Řešení individuálního projektu
14.Odevzdání individuálního projektu, prezentace projektů, hodnocení, udělení zápočtů
Literatura
[1] Yiu J.: The Definitive Guide to ARM? Cortex -M3 and Cortex-M4 Processors, Newnes
[2] Balch, M.: COMPLETE DIGITAL DESIGN. A Comprehensive Guide to Digital Electronics and Computer System Architecture, McGRAW-HILL
[2] Balch, M.: COMPLETE DIGITAL DESIGN. A Comprehensive Guide to Digital Electronics and Computer System Architecture, McGRAW-HILL
Požadavky
Základní znalost programovacího jazyka C/C++