Mikrokontroller alapú rendszerek
A tárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse az iparban legelterjedtebben használt mikrokontroller architektúrákkal, azok kiválasztási szempontjaival. A megszerzett ismeretek segítségével a hallgatók képessé válnak mikrokontroller alapú rendszerek hardver tervezésére és alacsonyszintű szoftver rendszerének megvalósítására. A kettő közötti elválaszthatatlan kapcsolatot rövid esettanulmányok mutatják be. A létrehozott egység monitorozási és diagnosztikai információs rendszerét gyors alkalmazásfejlesztő módszerek alkalmazásával alakítják ki a legelterjedtebb ipari platformokon.
Tartalomjegyzék
Követelmények
- NagyZH: A szorgalmi időszakban 1 nagyzárthelyit kell legalább elégségesre teljesíteni. Két pótlási lehetőség van.
- Házi feladat: A félév során 1 házi feladatot kell legalább elfogadható szintűre megcsinálni.
- Vizsga: A tárgy írásbeli vizsgával zárul.
Megszerezhető készségek, képességek
A tantárgyat teljesítő hallgatók képesek lesznek átlagos bonyolultságú mikrokontroller alapú rendszerek megtervezésére és valósidejű irányító programrendszerének kialakítására. A napjainkban legelterjedtebben használt fejlesztő eszközök megismerése biztos hátteret biztosít a jövőbeli újabb rendszerek gyors adaptálásra.
Rövid tematika
Digitális rendszerek központi egységei: mikroprocesszorok és mikrokontrollerek architektúrális összehasonlítása, kiválasztási szempontjai. 8/16/32 bites architektúrák (80C51/XC166/ARM és DSP architektúrák). A megfelelő architektúra kiválasztásának jelentősége és hatása a rendszer legfontosabb jellemzőire (sebesség, bitkezelés, törtszámok kezelése, belső memória, regiszterbankok).
Mikrokontrollerek tipikus integrált perifériái. Órajel-generátorok (belső, külső, PLL áramkörök), reset-, watch-dog áramkörök. Memória elemek (OTP ROM, flash, RAM, EEPROM). Időzítő és számláló egységek (üzemmódjaik, kvadratúra-enkóder, PWM). Digitális be- és kimenetek, a mikrokontroller portok speciális kialakítása és ezek illesztési tulajdonságai. Analóg be- és kimenetek. Integrált aszinkron és szinkron kommunikációs buszok (USART, I2C, SPI, CAN). Megszakítási rendszer, prioritások kezelése.
Élesztés, programozás, tesztelés interfészei. ISP jelentősége. Egyedi és szabványos (JTAG) felületek. Belső és külső boot loader, firmware update lehetősége és megoldásai.
Assembly, C és blokkorientált hardver-közeli programfejlesztés. Programozási modell, utasításkészlet tulajdonságai. CISC, RISC és DSP architektúra. Tipikus ASM/C fejlesztő környezet bemutatása (Tasking, Keil), a firmware szerkezete (konfigurálás, startup kód, megszakítási rendszer, gyors megszakításkezelés bankváltásokkal. ASM betétek és ASM függvények használata.) Idő- és eseményvezérelt rendszerek legfontosabb tulajdonságai, szinkronizációs elvek.
Esettanulmány: szinte teljesen szabadon konfigurálható mikrokontrollerek (SiLab C8051F31x, C8051F04x). Egy valósidejű irányító rendszer hardver-szoftver rendszerterve.
Kommunikációs megjelenítő, konfiguráló és tesztfelület kialakítása beágyazott rendszerekhez. Gyors alkalmazásfejlesztés (RAD) módszerek JAVA és NET platformon egyszerű kezelőfelület kialakítására. Mikrokontroller API kialakítása, kommunikációs driver elkészítése.
Segédanyagok
- Hivatalos jegyzetek elérhetőek a tanszéki honlapon.
- Házi feladat minta 1
- Házi feladat minta 2
