Moodle FEL ČVUT
Aplikace vestavných systémů
B241 - Zimní 2024/2025
Aplikace vestavných systémů - B4M38AVS
| 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. Architektura ARM Cortex M pro vestavné systémy
2. Mikrořadiče s jádrem ARM
3. Funkční bloky a rozhraní mikrořadičů, elektrické parametry V/V pinů
4. Bloky VS a způsoby komunikace s obsluhou, způsoby programového ovládání
5. Způsoby připojení a ovládání výstupních členů (elektromechanických, silových, ...)
6. Číslicové zpracování signálu - digitalizace, vzorkování, kvantování, spektrum, vzorkovací teorém
7. Generace signálu, přímá číslicová syntéza - DDS, signálové procesory
8. Spektrální analýza, FFT- DFT, korelační funkce a jejich využití
9. Číslicové filtry - základní typy a použití, realizace pomocí mikrořadiče a DSP
10. Polovodičové senzory a MEMS, spolupráce s VS, zpracování jejich informace
11. Obrazové a optoelektronické senzory, vstup obrazu do VS a jeho využití
12. Bloky a funkce VS v "automotive" zařízeních,hračkách, elektronice pro nošení (wearable)
13. Aplikace VS v domácí, domovní a zabezpečovací elektronice, oblast "internet of things"
14. Rezerva
2. Mikrořadiče s jádrem ARM
3. Funkční bloky a rozhraní mikrořadičů, elektrické parametry V/V pinů
4. Bloky VS a způsoby komunikace s obsluhou, způsoby programového ovládání
5. Způsoby připojení a ovládání výstupních členů (elektromechanických, silových, ...)
6. Číslicové zpracování signálu - digitalizace, vzorkování, kvantování, spektrum, vzorkovací teorém
7. Generace signálu, přímá číslicová syntéza - DDS, signálové procesory
8. Spektrální analýza, FFT- DFT, korelační funkce a jejich využití
9. Číslicové filtry - základní typy a použití, realizace pomocí mikrořadiče a DSP
10. Polovodičové senzory a MEMS, spolupráce s VS, zpracování jejich informace
11. Obrazové a optoelektronické senzory, vstup obrazu do VS a jeho využití
12. Bloky a funkce VS v "automotive" zařízeních,hračkách, elektronice pro nošení (wearable)
13. Aplikace VS v domácí, domovní a zabezpečovací elektronice, oblast "internet of things"
14. Rezerva
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++