Systemy wbudowane

Celem wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych jest zapoznanie studentów z podstawowymi problemami związanymi z konstrukcją i programowaniem prostych systemów mikroprocesorowych opartych o mikrokontrolery, na przykładzie 8-bitowego mikrokontrolera z rodziny MCS-51 oraz systemu mikroprocesorowego DSM-51. Tematami poruszanymi podczas zajęć są:

1. Wprowadzenie do tego, czym jest mikrokontroler, wskazanie przykładowych miejsc zastosowania mikrokontrolerów.

2. Budowa wewnętrzna oraz wyprowadzenia zewnętrzne przykładowego mikrokontrolera 8051.

3. Organizacja wbudowanych w przykładowy mikrokontroler obszarów pamięci oraz ich rola:

- ROM: adresy programów przerwań.

- RAM: obszar przełączalnych 4-banków rejestrów roboczych, obszar z możliwością indywidualnego adresowania poszczególnych bitów, obszar z możliwością adresowania wyłącznie całych bajtów, rejestry SFR, stos oraz adres początkowy stosu, opcjonalna dodatkowa przestrzeń wbudowanej pamięci RAM).

- metody odwoływania się (adresowania) do obszarów pamięci wbudowanych w mikrokontroler; wykorzystanie masek bitowych w zarządzaniu wartościami poszczególnych bitów składowych rejestrów.

4. Kod maszynowy oraz kod źródłowy. Przerwania sprzętowe, ich rola, możliwości oraz mechanizm ustalania priorytetów przerwań. Panowanie nad kolejnością wykonania kodu maszynowego - instrukcje skoków warunkowych i bezwarunkowych.

5. Systemy zapisu wartości liczbowych oraz sposób ich reprezentacji wewnątrz systemu mikroprocesorowego; operacje matematyczne i logiczne dostępne na liście rozkazów MCS-51 oraz ograniczenia płynące z architektury przykładowego mikrokontrolera 8-bitowego.

6. Taktowanie w systemach mikroprocesorowych; cykl zegarowy, maszynowy i rozkazowy; układy czasowo-licznikowe, ich budowa, konfiguracja i obsługa.

7. Cztery ośmiobitowe porty wejścia/wyjścia, ich budowa konfiguracja i obsługa.

8. Metoda dołączenia układów zewnętrznych do mikrokontrolera (w tym dodatkowych układów pamięci). Magistrala adresowa, danych i sterująca.

9. Metody odwoływania się (adresowania) do zewnętrznych obszarów pamięci. Sposoby przenoszenia danych pomiędzy pamięciami.

10. Obsługa urządzeń peryferyjnych wchodzących w skład systemu mikroprocesorowego DSM-51:

- interfrejsu komunikacyjnego USART na potrzeby komunikacji z komputerem PC

- wyświetlacza multipleksowanego i klawiatury multipleksowanej

- klawiatury matrycowej

- wyświetlacza ciekłokrystalicznego

WIEDZA:

W1 zna i rozumie budowę oraz sposób działania mikrokontrolerów z rodziny MCS-51 (K_W07)

W2 zna i rozumie architekturę oraz sposób działania systemu mikroprocesorowego DSM-51 (K_W07)

W3 zna sposoby podłączania i oprogramowania komunikacji systemu mikroprocesorowego z urządzeniami peryferyjnymi (K_W05; K_W02; K_W08)

W4 zna i rozumie sposób w jaki przechowywane oraz przetwarzane są informacje wewnątrz systemów mikroprocesorowych (K_W07; K_W05; K_W02)

UMIEJĘTNOŚCI:

U1 potrafi zaprojektować i stworzyć dedykowane oprogramowanie dla systemu wbudowanego w niskopoziomowym języku programowania (K_U03;K_U05;K_U06;K_U07;K_U08;K_U11;K_W11)

U2 potrafi odnajdywać i usuwać błędy w kodzie źródłowym (K_U03;K_U05;K_U06;K_U07;K_U08;K_U11;K_W11)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE:

K1 ma świadomość ograniczenia poziomu swojej wiedzy i umiejętności, rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się zawodowego i rozwoju osobistego, dokonuje samooceny własnych kompetencji i doskonali umiejętności, wyznacza kierunki własnego rozwoju i kształcenia (K_K01)

K2 potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze, także w językach obcych oraz przedstawić opracowanie badanego problemu wraz ze sposobami jego rozwiązania, K_K06