Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Microprocessor Technology 2
Course of study:
2019/2020
Code:
IETP-1-502-n
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Ostrowski Jacek (ostrowsk@agh.edu.pl)
Module summary

Celem kursu jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi zagadnieniami z dziedziny techniki mikroprocesorowej. Zagadnienia są przedstawione na przykładzie mikrokontrolera 32 bitowego

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności odnośnie niezawodnego sterowania procesem technologicznym, etyki zawodowej i uwarunkowań społecznych, w odniesieniu do aplikacji dotyczących aparatury medycznej czy sprzętu powszechnego użytku. ETP1A_K04, ETP1A_K02, ETP1A_K03 Oral answer,
Participation in a discussion
M_K002 Student rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i bieżącego śledzenia nowych rozwiązań. Student nabędzie umiejętność pracy w zespole. ETP1A_K04, ETP1A_K02, ETP1A_K01 Oral answer,
Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Student umie zaprojektować układy współpracujące dla danej aplikacji mikrokontrolera, uwzględniając funkcjonalność jego interfejsów wewnętrznych. Potrafi dokonać optymalizacji wynikającej ze wzajemnej wymienialności sprzęt – oprogramowanie. ETP1A_U12, ETP1A_U04, ETP1A_U08, ETP1A_U02, ETP1A_U13 Examination,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi oprogramować zaprojektowaną aplikację mikrokontrolera, posiłkując się językiem asemblerowym i/lub językiem wysokiego poziomu, uwzględniając uwarunkowania, wynikające z zasobów mikrokontrolera, jego listy instrukcji, pojemności pamięci i wymogów czasu rzeczywistego. ETP1A_U15, ETP1A_U02, ETP1A_U09 Examination,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student dysponuje wiedzą niezbędną do tworzenia dedykowanych aplikacji mikrokontrolerów, zna współzależności pomiędzy hardwarem i softwarem oraz zasady pracy w czasie rzeczywistym. Student poszerzy wiedzę w zakresie architektur mikroprocesorów. Pozna metody komunikacji jednostki centralnej z innymi elementami systemu procesorowego, techniki przetwarzania współbieżnego na poziomie instrukcji, mechanizmy sprzętowe służące wsparciu pracy systemów operacyjnych, nowoczesne układy peryferyjne. Poszerzona zostanie wiedza studenta w zakresie programowania procesorów w językach wysokiego poziomu. ETP1A_W15, ETP1A_W14, ETP1A_W06 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W002 Student dysponuje wiedza konieczną do uruchamiania i rozbudowy systemu mikroprocesorowego. ETP1A_W14, ETP1A_W07 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
26 12 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności odnośnie niezawodnego sterowania procesem technologicznym, etyki zawodowej i uwarunkowań społecznych, w odniesieniu do aplikacji dotyczących aparatury medycznej czy sprzętu powszechnego użytku. + - - - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i bieżącego śledzenia nowych rozwiązań. Student nabędzie umiejętność pracy w zespole. + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student umie zaprojektować układy współpracujące dla danej aplikacji mikrokontrolera, uwzględniając funkcjonalność jego interfejsów wewnętrznych. Potrafi dokonać optymalizacji wynikającej ze wzajemnej wymienialności sprzęt – oprogramowanie. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi oprogramować zaprojektowaną aplikację mikrokontrolera, posiłkując się językiem asemblerowym i/lub językiem wysokiego poziomu, uwzględniając uwarunkowania, wynikające z zasobów mikrokontrolera, jego listy instrukcji, pojemności pamięci i wymogów czasu rzeczywistego. + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student dysponuje wiedzą niezbędną do tworzenia dedykowanych aplikacji mikrokontrolerów, zna współzależności pomiędzy hardwarem i softwarem oraz zasady pracy w czasie rzeczywistym. Student poszerzy wiedzę w zakresie architektur mikroprocesorów. Pozna metody komunikacji jednostki centralnej z innymi elementami systemu procesorowego, techniki przetwarzania współbieżnego na poziomie instrukcji, mechanizmy sprzętowe służące wsparciu pracy systemów operacyjnych, nowoczesne układy peryferyjne. Poszerzona zostanie wiedza studenta w zakresie programowania procesorów w językach wysokiego poziomu. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student dysponuje wiedza konieczną do uruchamiania i rozbudowy systemu mikroprocesorowego. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 125 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 26 h
Preparation for classes 32 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 h
Realization of independently performed tasks 32 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (12h):

1.Wprowadzenie do architektury współczesnych mikrokontrolerów 32-bitowych
• Zastosowanie i programowanie układów peryferyjnych typu wejścia/wyjścia

2. Programowanie układów czasowych i liczników
• Tryby pracy i zastosowania

3. Zastosowanie i programowanie interfejsów analogowych
• Układy ADC
• Układy DAC
• Komparatory analogowe

4. Programowanie układów komunikacji szeregowej.
• Interfejs UART
• Interfejs I2C

5. Procesor ARM Cortex
• Architektura
• Rola rejestrów
• Tryby pracy
• Przerwania
• Lista instrukcji

6. Realizacja Kompilacji kodu C do kodu maszynowego
• Organizacja kodu programu
• Instrukcje procesora ARM Cortex
• Tryby adresowania
• Realizacja typowych konstrukcji języka C

7. Pamięci
• Typy i rola pamięci
• Budowa pamięci komputerowej
• Fizyczna organizacja pamięci
• Pamięci RAM, ROM, SRAM, DRAM
• Pamięci asynchroniczne i synchroniczne
• Cykle dostępu do pamięci
• Pamięć zewnętrzna DDR

8. Hierarchia pamięci
• Pamięć wewnętrzna i zewnętrzna
• Cache i organizacja cache’a
• Pamięć wirtualna, segmentacja i stronicowanie, menadżer pamięci
• Dostęp blokowy do pamięci
• Ochrona pamięci, menadżer pamięci
• Tryb pracy rzeczywisty i wirtualny procesora

9. Magistrala procesora
• Rola magistrali
• Magistrala wewnętrzna i zewnętrzna
• Standardy i typy magistral procesora
• Przykłady standardów popularnych magistral
• Współpraca procesora z magistralą
• Bezpośredni dostęp do pamięci DMA

Laboratory classes (14h):

1. Środowisko programowania mikrokontrolerów 32-bitowych.
2. Human-Machine Interface, czyli obsługa wyświetlacza LCD.
3. Programowanie i obsługa przerwań.
4. Rola i zastosowanie timerów.
5. Przetworniki AC.
6. Wykorzystanie PWM
7. Komunikacja szeregowa UART
8. Wykorzystanie USB do komunikacji z komputerem PC

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych oraz uzyskanie pozytywnych ocen ze sprawdzianów pisemnych. Przewidziano sprawdziany poprawkowe. Zaliczenie laboratorium jest warunkiem dopuszczenia do egzaminu.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

W ocenie końcowej są uwzględniane oceny cząstkowe z:
a) Laboratorium- wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych + ocena projektu, z wagą 40%
b) Egzaminu z wagą 60%

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Zajęcia mogą być odrabiane z inną grupą laboratoryjną. W razie potrzeby zostanie zorganizowany dodatkowy termin odróbczy. Student dysponujący własnym układem uruchomieniowym, dzięki dostępowi do materiałów laboratoryjnych na platformie e-learningowej, może samodzielnie wykonać ćwiczenie, a wyniki zaprezentować prowadzącemu przedmiot.

Prerequisites and additional requirements:

· Znajomość wybranej problematyki z techniki mikroprocesorowej
· Znajomość układów analogowych współpracujących z mikrokontrolerami
· Znajomość zasad tworzenia algorytmów

Recommended literature and teaching resources:

WWW
1. strona firmowa www.nxp.com
2. strona firmowa www.intel.com
3. strona firmowa www.arm.com

Wykład
1. P. Metzger: Anatomia PC, Helion, Gliwice 2009
2. W. Stallings: Computer Organization and Architecture
3. D.A. Patterson, J.N. Hennessy: Computer Organization and Design. The Hardware Software Interface,
4. F. Vahid, T. Givargis: Embedded System Design. A Unified Hardware/Software Introduction
5. D.M. Harris, S.L. Harris: Digital Design and Computer Architecture

Laboratorium
1. R. Baranowski: Mikrokontrolery AVR ATmega w praktyce
2. Alexander G. Dean: Embedded Systems Fundamentals with Arm Cortex-M based Microcontrollers: A Practical Approach
3. W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion, Gliwice 1994
4. Z. Hajduk: Mikrokontrolery w systemach zdalnego sterowania, BTC, Warszawa 2005

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Filtracja antyaliasingowa w koderach delta z nierównomiernym próbkowaniem — [Antialiasing filtering for delta encoders with nouniform sampling] / Jacek KOŁODZIEJ, Jacek STĘPIEŃ, Ryszard GOLAŃSKI, Juliusz GODEK, Jacek OSTROWSKI // Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne ; ISSN 1230-3496. — 2015 R. 88 nr 8–9 dod.: CD, s. 1409–1413. — Wymagania systemowe: Adobe Reader ; napęd CD-ROM. — Bibliogr. s. 1413, Streszcz.. — KSTIT 2015 : XXXI Krajowe Sympozjum Telekomunikacji i Teleinformatyki : Kraków, 16–18 września 2015 r. punktacja (lista B czasopism MNiSW, 2015): 9.000

Monitoring respiration with acceleration sensors / Piotr BRATEK, Piotr DZIURDZIA, Ireneusz BRZOZOWSKI, Wojciech GELMUDA, Jacek OSTROWSKI, Andrzej KOS // Electronics World ; ISSN 1365-4675. — 2016 vol. 122 iss. 1962, 30–34 Impact Factor: 0.026punktacja (lista A czasopism MNiSW, 2016): 15.000

Signal processor as a master of local bus and as a slave of global bus (VME standard) / Bogusław J. WIŚNIEWSKI, Barbara W. SZECÓWKA-WIŚNIEWSKA, Jacek A. OSTROWSKI // W: PWT 2012 : XVI Poznańskie Watrsztaty Telekomunikacyjne : 14 grudnia 2012, Poznań / Politechnika Poznańska. Wydział Elektroniki i Telekomunikacji. — Poznań : PP. WEiT, 2012 + CD-ROM. — ISBN: 978-83-925227-0-6. — S. 77–80. — Bibliogr. s. 80, Abstr.

Breath sensor based on conductive foam : idea, construction, and characterisation / Ireneusz BRZOZOWSKI, Piotr BRATEK, Piotr DZIURDZIA, Wojciech GELMUDA, Andrzej KOS, Jacek OSTROWSKI, Dominik RZEPKA // W: ICSES’16 [Dokument elektroniczny] : 2016 International Conference on Signals and Electronic Systems : September 5–7, 2016, Kraków, Poland : proceedings / ed. by Witold Machowski, Jacek Stępień. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe. — Piscataway : IEEE, cop. 2016. — Dysk Flash. — Dod. ISBN 978-1-5090-2667-8. — e-ISBN: 978-1-5090-2666-1. — S. 219–224. — Bibliogr. s. 224, Abstr. punktacja MNiSW (2016): 15.000

Additional information:

None