Techniki mikroprocesorowe

Znajomość podstaw fizyki, logiki matematycznej, elektroniki cyfrowej i programowania w języku C.

15 godz. – wykład

45 godz. – laboratoria

25 godz. – praca własna – bieżące przygotowanie do zajęć, studiowanie literatury

65 godz. – przygotowanie projektu zaliczeniowego

Po ukończeniu kursu student posiada wiedzę z zakresu:

1. Elektroniki cyfrowej i mikroprocesorowej (K_W06);

2. Podstaw fizyki oraz zasad projektowania i budowy cyfrowych urządzeń elektronicznych (K_W06, K_W16);

3. Technik programistycznych wykorzystywanych w elektronice mikroprocesorowej (K_W05, K_W07);

4. Zasad i przepisów BHP obowiązujących przy pracy z urządzeniami elektronicznymi, aparaturą pomiarową i warsztatową, wykorzystywaną w pracowni elektroniki (K_W14).

Po ukończeniu kursu student potrafi:

1. Samodzielnie i zgodnie z dokumentacją zaprojektować, zbudować i uruchomić proste urządzenia oparte o elektronikę cyfrową i mikroprocesorową (K_U05, K_U07, K_U24, K_U32);

2. Wyszukiwać i naprawiać błędy i uszkodzenia w budowanym urządzeniu, zarówno w części elektronicznej, jak i programistycznej (K_U06, K_U25);

3. Tworzyć kod w języku C zoptymalizowany do pracy w systemie o ograniczonych zasobach (K_U08);

5. Posługiwać się podstawowym sprzętem pomiarowym w sposób bezpieczny dla siebie i urządzeń.

6. Umie przeprowadzić wstępną analizę ekonomiczną realizowanych projektów na tle istniejących rozwiązań; ocenia przydatność różnych narzędzi informatycznych przy projektowaniu i budowie urządzeń mikroprocesorowych (K_U31).

1. Potrafi wykorzystać swoją wiedzę i umiejętności przy projektowaniu i budowie urządzeń użytecznych w pracy i życiu codziennym, a także pokonywać trudności, które napotka podczas tych czynności (K_K03, K_K04);

2. Rozumie zasadę działania otaczających go urządzeń elektronicznych i konsekwencje ich używania;

3. Potrafi połączyć wiedzę z zakresu informatyki z wiedzą i umiejętnościami z zakresu projektowania i budowy urządzeń mikroprocesorowych, zwiększając swoją atrakcyjność na rynku pracy;

4. Potrafi ocenić ryzyko podczas pracy z urządzeniem elektronicznym zasilanym z źródła o określonym napięciu, wytwarzającymi promieniowanie elektromagnetyczne lub wysoką temperaturę;

5. Zna i przestrzega zasady związane z ochroną własności intelektualnej i licencjonowaniem produktów informatycznych;

6. Potrafi aktywnie brać udział w dyskusjach nad projektem informatycznym, potrafi efektywnie pracować w zespole i dzielić się wiedzą (K_K02).

Laboratorium z wykorzystaniem komputerów, mikroprocesorowych zestawów deweloperskich oraz elektronicznej aparatury pomiarowej. Zajęcia prowadzone będą w oparciu o zestawy deweloperskie firmy Atnel oraz aparaturę warsztatową i pomiarową, będącą na wyposażeniu pracowni (analizatory stanów logicznych, multimetry, generatory, miernik częstotliwości, oscyloskop).

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

- laboratoryjna

Zajęcia laboratoryjne mające na celu umożliwienie studentom zapoznanie się z:

1. Zasadami projektowania urządzeń cyfrowych i mikroprocesorowych

2. Zasadą działania mikrokontrolera i obsługą wbudowanych w niego peryferiów;

3. Działaniem i obsługą popularnych magistral komunikacyjnych i układów peryferyjnych;

4. Zasadami optymalizacji kodu w języku C na platformy o ograniczonych zasobach;

5. Zapoznanie się z zasadami BHP obowiązującymi przy pracy z urządzeniami elektronicznymi.

Zajęcia obejmują zajęcia praktyczne z następującej tematyki.

1. Podstawy techniki analogowej

a. Prąd i napięcie

b. Przegląd elementów elektronicznych, ich zastosowania i parametry

2. Technika cyfrowa

a. Logika

b. Podstawowe układy cyfrowe

c. Parametry układów cyfrowych

3. Urządzenia pomiarowe wykorzystywane w elektronice.

4. Układy zasilania i zakłócenia w technice cyfrowej.

a. Rodzaje źródeł zasilania i ich własności

b. Zapobieganie i walka z zakłóceniami w elektronice cyfrowej

5. Projektowanie układów mikroprocesorowych.

a. Dobór podzespołów

b. Zasady projektowania

6. Przegląd najpopularniejszych architektur mikrokontrolerów: 8051, AVR, PIC, ARM.

7. Standardowe wewnętrzne układy peryferyjne

a. Układy zegarowe

b. System przerwań

c. Porty I/O

d. Liczniki i ich tryby pracy

e. Pamięć nieulotna

f. USART/UART i komunikacja z PC

g. TWI

h. Przetworniki ADC

i. Układy oszczędzania energii i zabezpieczające

j. Inne układy peryferyjne

8. Popularne magistrale i ich protokoły: I2C, RS-232, 1Wire, SPI

9. Programowanie mikrokontrolerów w języku C.

a. Narzędzia

b. Zalecane i odradzane techniki programistyczne

c. Struktura programu

d. Dostęp do peryferiów

e. Debugowanie

10. Proste systemy wbudowane czasu rzeczywistego i ich implementacja na przykładzie architektury AVR.

11. Optymalizacja kodu C pod kątem zajętości pamięci operacyjnej, pamięci programu i szybkości działania.

12. Obsługa prostych układów zewnętrznych: układy logiczne, wyświetlacze LCD, zegary RTC, układy do pomiaru temperatury i napięć, zewnętrzne pamięci nieulotne.

13. Obsługa zaawansowanych układów zewnętrznych: karty pamięci SD/MMC, moduły Ethernet.

14. Zaawansowane systemy czasu rzeczywistego na przykładzie FreeRTOS.

15. Podstawy projektowania obudów i druku 3D

16. Obsługa układów zewnętrznych: bluetooth, układy MEMS, silniki i serwomechanizmy

1. Noty katalogowe i dokumentacja dostępne na stronie producenta wykorzystywanych mikrokontrolerów (Microchip);

2. Noty katalogowe i dokumentacja dostępne na stornach producentów wykorzystywanych układów peryferyjnych.

Ocena za praktyczny projekt zaliczeniowy wykonany samodzielnie przez studenta.