Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Technika mikroprocesorowa
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EAiR-1-507-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr inż. Kołek Krzysztof (kko@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zagadnienia techniki mikroprocesorowej

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji AiR1A_U09 Zaliczenie laboratorium
M_W002 Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
M_W003 Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A; potrafi dobrać przetworniki zależnie od aplikacji AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
M_W004 Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania współczesnych procesorów AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
M_U002 Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny zgodnie z zadaną specyfikacją AiR1A_W07, AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
M_U003 Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne oraz utworzyć oprogramowanie zapewniające komunikację z układami peryferyjnymi AiR1A_W03 Zaliczenie laboratorium
M_U004 Zna oraz potrafi oprogramować procesor w języku asembler AiR1A_W07 Zaliczenie laboratorium
M_U005 Dysponuje wiedzą o zachowaniu podstawowych układów elektronicznych AiR1A_U05, AiR1A_U03 Zaliczenie laboratorium
M_U006 Potrafi teoretycznie przewidzieć zachowanie podstawowych układów elektronicznych AiR1A_U05, AiR1A_U03 Zaliczenie laboratorium
M_U007 Potrafi zidentyfikować zachowanie podstawowych układów elektronicznych na podstawie pomiarów AiR1A_U05, AiR1A_U03 Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Zna rolę systemów cyfrowych w aktualnym kontekście techniki oraz ich wpływ na społeczeństwo AiR1A_W03, AiR1A_W01, AiR1A_W02 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna i potrafi zanalizować na podstawie schematu działanie układu cyfrowego zbudowanego z elementów małej i średniej skali integracji + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie zasady pracy oraz użytkowania układów rekonfigurowalnych + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie zasady przetwarzania A/C i C/A; potrafi dobrać przetworniki zależnie od aplikacji + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie podstawowe tryby pracy, zasady interfejsowania oraz oprogramowania współczesnych procesorów + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaprojektować układ cyfrowy o zadaj funkcjonalności w oparciu o elementy małej i średniej skali integracji + - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi skonfigurować układ rekonfigurowalny zgodnie z zadaną specyfikacją + - - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi podłączyć do systemu procesorowego układy peryferyjne oraz utworzyć oprogramowanie zapewniające komunikację z układami peryferyjnymi + - - - - - - - - - -
M_U004 Zna oraz potrafi oprogramować procesor w języku asembler + - - - - - - - - - -
M_U005 Dysponuje wiedzą o zachowaniu podstawowych układów elektronicznych - - + - - - - - - - -
M_U006 Potrafi teoretycznie przewidzieć zachowanie podstawowych układów elektronicznych - - + - - - - - - - -
M_U007 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 + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 100 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 23 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 21 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  1. Układy scalone rodziny TTL. Bramki logiczne

    Budowa oraz charakterystyka układów rodziny TTL/LVTTL, parametry elektryczne, parametry czasowe, zasady dołączania do sygnałów zewnętrznych, zasady bezawaryjnej pracy, podstawowe bramki logiczne.

  2. 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.

  3. 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.

  4. Przerzutniki monostabilne, generatory, pętla synchronizacji fazy

    Scalone przerzutniki monostabilne z zewnętrznym układem RC, generatory, generator kwarcowy, pętla synchronizacji fazy. Zasady budowy oraz funkcjonowania. Przykładowe schematy i zastosowania.

  5. Układy scalone CMOS

    Tranzystory CMOS, podstawowe parametry elektryczne układów CMOS, rodziny układów CMOS, bramki logiczne, bramki analogowe. Zasady bezawaryjnego stosowania.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. Mikrokontrolery ARM

    Architektura procesorów ARM. Schematy blokowe wybranych płyt ewaluacyjnych. Środowiska programistyczne IDE.

  13. Budowa i tryby pracy procesora i386

    Architektura procesora i386, rejestry, organizacja pamięci, praca w trybie rzeczywistym, praca w trybie chroniony, segmentacja i stronicowanie, deskryptory, ochrona zasobów, pamięć notatnikowa.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

1. Oprogramowanie w języku asembler wybranego mikrokontrolera
2. Oprogramowanie w języku C/C++ wybranego kontrolera w dedykoanym środowisku IDE
3. Konfiguracja wybranego układu FPGA w języku VHDL

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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 dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie laboratorium. Zaliczenie przedmoitu po zdaniu egzaminu.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Oceną końcową jest średnia z ocen z laboraorium i z egzaminu.

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

Samodzielna praca studenta po uzgodnieniu zakresu z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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, 1986.
2.Łuba T., Jasiński K., Zbierzchowski B.: Specjalizowane układy cyfrowe w strukturach PLD i FPGA, WKŁ, Warszawa, 1997.
3.Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kalisza: Język VHDL w praktyce, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2002.
4.Plassche R.: Scalone przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, (z jęz. ang. przetł. Zbigniew Kulka, Michał Nadachowski), WKiŁ, Warszawa, 1997.
5.Rydzewski A.: Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51, WNT, 1992.
6.Goczyński R., Tuszyński M.: Mikroprocesory 80286, 80386 i i486, Komputerowa Oficyna Wydawnicza „HELP”, Warszawa, 1991.
7. Pauluk M. Materiały własne, udostępniane studentom w formie elektroniczne,
8. Kuta S., Krajewski G., Jasielski J., Układy elektroniczne cz. I, Kraków, Wydaw. AGH 1995
8. Kuta S., Krajewski G., Jasielski J., Układy elektroniczne cz. II, Kraków, Wydaw. AGH 1994
9. Horowitz P., Sztuka elektroniki Cz. 1, Wydaw. Komunikacji i Łączności, Warszawa 1992
10. 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