Mikropočítačové systémy (MIPS)

Ročník: 2.Bc Mechatronika
Semester: letný
Rozsah: 2-2 (z,s)
Prednášateľ: Ing. Štefan Chamraz,PhD. a Ing. Richard Balogh, PhD.
Odkaz na AIS: B_MIPS - Distribuované vnorené počítačové systémy

Informácie a novinky

• Na cvičeniach budeme používať komponenty v laboratóriu, ale ak chcete pracovať aj doma, v opise stavebnice MIPS Kit nájdete zoznam všetkých použitých komponentov. Ak ich nemáte, ale chcete pracovať aj doma, tak si ich môžete buď zapožičať od školy, alebo si môžete od firmy TechFun zakúpiť špeciálny kit, ktorý obsahuje všetky potrebné komponenty za cenu 32,-€ + poštovné.
  
  

Prednášky

V stredu o 8:00

1. Úvod. Architektúry procesorov, rozdiel mikroprocesor - mikropočítač, vstupy a výstupy.
   Slajdy z prednášky
   Online: https://microchipdeveloper.com/8avr:ioports
2. Pamäťové priestory. Dokončenie I/O. Digitálne vtupy. Ochrana. Klávesnica.
   Slajdy z prednášky
   On-line: https://microchipdeveloper.com/8avr:memory
3. Sériové komunikačné rozhranie I. - USART.
   Slajdy z prednášky
4. Binárne vstupy
   Slajdy z prednášky
   On-line: https://microchipdeveloper.com/8avr:memory
5. Zabudované počítadlá (čítače) a časovače
   Slajdy z prednášky + Text
6. Prerušenia. Meranie frekvencie. Počítadlá a časovače s prerušeniami.
   Slajdy z prednášky I. a Slajdy z prednášky II.
7. Číslicovo-analógový prevodník (DAC) a šírkovo modulovaný výstup (PWM).
   Slajdy z prednášky
8. Analógovo číslicový prevodník (ADC).
   Slajdy z prednášky
9. Zabudované periférne obvody: I2C zbernica.
   Text, Slajdy z prednášky
10. Pozvaná prednáška K. Rendek (On Semiconductor):
    Návrh 25kW nabíjacieho modulu
11. Inteligentné periférie - LCD zobrazovač.
    Slajdy z prednášky
    ------------------
    
12. Návrh parametrov PWM signálu a spracovanie PWM signálu.
    Slajdy z prednášky, + Článok, + SMT160 datasheet
13. Zabudované počítadlá (čítače) a časovače II - PWM, využitie ako D/A prevodník.
    Slajdy z prednášky + Text
14. Obvody pripojiteľné na I2C.
    Slajdy z prednášky, RTC - hodiny reálneho času.

Cvičenia

• MIPS Kit - opis komponentov na cvičenia
  
  

1. MIPS Úvodné cvičenie
2. Programovanie AVR v jazyku C -- LEDky a tlačítka
3. Vstupy a výstupy AVR -- oneskorenia a ošetrenie zákmitov
4. Sériové komunikačné rozhranie + Bonus pre pokročilých
5. Timer 1: Počítadlá a časovače AVR, Timer 0: Generovanie tónov
6. Prerušenia
7. Číslicovo-analógový prevodník (DAC) - Šírkovo modulovaný signál PWM
8. Analógovo-číslicový prevodník
9. Zbernica I2C
10. Meranie dĺžky impulzu 2 -- s prerusenim, bez neho, meranie jednej periody, meranie poctu impulzov
11. LCD displej s radičom HD44780 - inteligentné periférie
    
    
12. Riadenie sústavy 1. rádu‎‎ alebo RC filter

Semestrálny projekt

• MIPS Projekt
  
  

Podmienky absolvovania

1. Znalosť odprezentovanej problematiky
2. Získanie zápočtu z cvičení
   • aktívne absolvovanie všetkých cvičení (max. 1 ospravedlnená neúčasť)
   • vypracovanie úloh z cvičení
   • vypracovanie projektu - programu a dokumentácie k nemu
3. Získanie potrebného počtu bodov na skúške (min. 50% písomky)

Učitelia

• Ing. Štefan Chamraz,PhD. (stefan.chamraz @ stuba.sk)
• Ing. Richard Balogh, PhD. (richard.balogh @ elf.stuba.sk)

Literatúra a zdroje

Katalógové listy použitých obvodov (dostupné na internete). Okrem toho je literatúra vo forme odkazov pri každom cvičení.

Knihy

• Elliot Williams: Make: AVR Programming. Learning to Write Software for Hardware. O'Reilly Media, 250 pages, 2014.
• Friedrich Plötzeneder, Andreas Plötzeneder: Powerprojekte mit Arduino und C. (German Edition) Franzis Verlag, 1. ed., 241 pages, 2013.
• Michael Margolis, Brian Jepson, Nicholas Robert Weldin: Arduino Cookbook., 3rd Edition. O'Reilly Media, Inc., 800 pages, 2020.
• Ondrej Závodský: Programujeme AVR v jazyku C. Vlastným nákladom. Dostupné online. 2012.

Ostatné

• Microchip on-line resources https://microchipdeveloper.com/8avr:start ku vsetkemu okolo AVR
• Arduino UNO pinout diagram (svg, teda sa dá zväčšovať) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Pinout_of_ARDUINO_Board_and_ATMega328PU.svg
• Arduino UNO V3 Pinout diagram
• Arduino UNO Schematic diagram
• Arduino Nano http://marcusjenkins.com/wp-content/uploads/2014/06/nano.pdf
• Datasheet obvodu Atmel Microchip ATmega328P
• Yahya Tawil: Understanding Arduino UNO Hardware Design. Technical Article, AllAboutCircuits.com. 2016

Jazyk C pre vnorené systémy

• Michael Barr: Programming Embedded Systems in C and C++. O'Reilly Media; 1999.
• Michael Barr: Embedded C Coding Standard. Barr Group Inc. 2018
• Jason Sachs: Important Programming Concepts (Even on Embedded Systems) Part V: State Machines. Embedded Related web, 2015.

Utilitky a užitočnosti

• AVR Calculator by Kevin Rosenberg http://radio-hobby.org/modules/tdmdownloads/singlefile.php?cid=8&lid=97 alebo http://web.archive.org/web/20130713104554/http://www.b9.com/elect/avr/kavrcalc/index.html
• AVR Calc by Brandon Roberts https://sourceforge.net/projects/avrcalc/
• AVRCalc by Jack Tidwell https://www.avrfreaks.net/forum/avrcalc-update
• Obrázky by Alberto Piganti (phigixxx) https://github.com/bqlabs/ABC/tree/master/Images

Obsadenie pinov Arduino UNO

Port B				Port C				Port D
D8	PB0	ICP1 / CLK0		D14	PC0	A0		D0	PD0	RxD
D9	PB1	lcd D0		D15	PC1	A1		D1	PD1	TxD
D10	PB2	lcd D1		D16	PC2	sw03		D2	PD2	lcd RS
D11	PB3	lcd D2		D17	PC3	led02		D3	PD3	lcd R/W (?)
D12	PB4	lcd D3		D18	PC4	SDA		D4	PD4	lcd E
D13	PB5	LED		D19	PC5	SCL		D5	PD5	T1 / PWM
								D6	PD6	sw01
								D7	PD7	sw02

Predchodcovia predmetu

• MMP Monolitické mikropočítače (1998-2010) pozri všetky stránky k predmetu Category: MMP
• DVPS - Distribuované vnorené počítačové systémy (2010-2014) pozri všetky stránky k predmetu Category: DVPS
• Všetky nové stránky k predmetu Category: MIPS

Poznamky a ToDo's

• Ako funguje napájanie Arduina: https://www.programmingelectronics.com/power-arduino/
• Podrobnosti o AD prevodniku a jeho testovanie
  • http://www.gammon.com.au/adc