ПРОЄКТУВАННЯ ВБУДОВАНИХ СИСТЕМ - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни
Рівень вищої освіти Другий (магістерський)
Галузь знань 12 Інформаційні технології
Спеціальність 126 Інформаційні системи та технології
Освітня програма Інтегровані інформаційні системи
Статус дисципліни Професійна
Форма навчання очна(денна)/заочна/дистанційна
Рік підготовки, семестр 1 курс, осінній семестр
Обсяг дисципліни 165 годин (36 годин – Лекції, 36 годин – Лабораторні, 93 годин – СРС)
Семестровий контроль/ контрольні заходи Іспит
Розклад занять http://rozklad.kpi.ua
Мова викладання Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів

Лектор: к.т.н., Новацький Анатолій Олександрович

novatski.a@gmail.com

моб. +38(067)748-57-16

Лабораторні: ст. викладач, , Шимкович Володимир Михайлович

shymkovych.volodymyr@gmail.com

моб. +38(097) 602-51-73
Розміщення курсу https://campus.kpi.ua

Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Опис дисципліни. Дисципліна «Проектування вбудованих систем», входить у навчальний план підготовки магістрів (професійних) за освітньою програмою «Інтегровані інформаційні системи» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології».

Предмет навчальної дисципліни: область застосування вбудованих систем; центральні процесорні пристрої та периферія вбудованих систем; давачі та виконавчі пристрої, які використовуються у вбудованих системах; пристрої відображення інформації у вбудованих системах; склад, основні характеристики, структура, організація пам’яті, програмна модель, способи адресації операндів та характеристика команд AVR-мікроконтролерів; основні модулі вбудованих систем: паралельні та послідовні інтерфейси; підсистема переривань; аналоговий компаратор; таймери; аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі; мережі у вбудованих системах: 1-WIRE, CAN, I2C, SPI, LIN, RS-485 та RS-232; моделювання у пакеті PROTEUS типових пристроїв та мереж вбудованих систем.

Міждисциплінарні зв’язки. Дисципліна «Проектування вбудованих систем» належить до циклу дисциплін професійної та практичної підготовки та базується на таких забезпечующих дисциплінах: «Основи системної інженерії», «Фізика», «Спецрозділи математики», «Програмування», «Комп’ютерна електроніка».

Мета навчальної дисципліни. Метою викладання дисципліни є підготовка висококваліфікованих спеціалістів, які вміють аналізувати, проектувати та моделювати сучасні вбудовані мікропроцесорні та мікроконтролерні системи та мережі.

Основні завдання навчальної дисципліни

Знання:

  • особливостей архітектури типових вбудованих систем;

  • особливостей архітектури типових мікропроцесорів (МП) та мікроконтролерів (МК);

  • особливостей системи команд та мови Асемблера МП та МК;

  • особливостей мови С для програмування МП та МК;

  • організації пристроїв пам`яті та введення – виведення у мікропроцесорних системах та мережах;

  • особливостей організації обміну інформацією між аналоговим об`єктом керування та цифровою МПС;

  • організації обміну між МП (МК) та об’єктом керування за послідовним та паралельним каналами.

Уміння:

  • проектувати окремі модулі вбудованих систем: мікропроцесора та мікроконтролера, пам’яті, введення – виведення, таймеру, переривань, прямого доступу до пам’яті, зв’язку з аналоговим об’єктом керування;

  • програмувати мікропроцесори та мікроконтролери, використовуючи мову Асемблер;

  • програмувати мікропроцесори та мікроконтролери, використовуючи мови високого рівня, та сучасне програмне забезпечення персонального комп`ютера;

  • програмувати FLASH- та EEPROM-пам”ять, використовуючи спеціалізовані програматори та персональний комп”ютер;

  • використовувати сучасне програмне забезпечення, яке дозволяє досліджувати архітектури МП-в та МК-в, виконувати налагодження робочих програм на персональному комп”ютері;

  • моделювати окремі пристрої вбудованих систем.

Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Начальна дисципліна «Проектування вбудованих систем» базується на навчальних дисциплінах: вища математика; спецрозділи математики; програмування; фізика; комп`ютерна електроніка.

Постреквізити: Начальна дисципліна «Проектування вбудованих систем» необхідна для вивчення навчальних дисциплін: оптимальні системи керування, комп`ютеризовані системи управління, проектування компонентів інформаційно-керуючих систем.

Зміст навчальної дисципліни

Очна форма

Лекційні заняття

Розділ 1. Основні властивості вбудованих систем.

Розділ 2. Програмування AVR-мікроконтролерів.

Розділ 3. Периферійні модулі AVR-мікроконтролерів.

Розділ 4. Мережі мікроконтролерів у вбудованих системах.

Розділ 5. Проектування окремих пристроїв вбудованих систем.

Лабораторні заняття

  1. Дослідження команд пересилання, арифметичних та логічних команд та команд роботи з окремими бітами.

  2. Дослідження команд передачі керування, виклику та повернення із підпрограм.

  3. Дослідження нових команд МК-рів Mega та Xmega.

  4. Моделювання пристрою керування кроковим двигуном.

  5. Моделювання пристрою керування двигуном постійного струму.

  6. Моделювання модуля УАПП.

  7. Моделювання годинника реального часу.

  8. Моделювання модуля ЦАП.

  9. Моделювання мережі 1-WIRE.

  10. Моделювання пристрою керування LCD-дисплеєм.

  11. Моделювання модуля АЦП та цифрового вольтметра.

  12. Моделювання мережі RS-485 та RS-232.

Заочна форма

Лекційні заняття

Розділ 1. Основні властивості вбудованих систем.

Розділ 2. Програмування AVR-мікроконтролерів.

Розділ 3. Периферійні модулі AVR-мікроконтролерів.

Лабораторні заняття

  1. Моделювання пристрою керування двигуном постійного струму.

  2. Моделювання модуля УАПП.

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

  1. Проектування мікропроцесорних систем: Проектування мікропроцесорних систем на базі AVR-мікроконтролерів: Периферійні модулі AVR-мікроконтролерів: Навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Укл.: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2012. – 470 c. : ил.

  2. Навчальний посібник з дисципліни «Проектування мікропроцесорних систем», розділ «Програмування мікроконтролерів родини AVR» для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Укл.: А.О. Новацький, Є.В. Глушко – К: НТУУ „КПІ”, 2013. – 109 c. : ил.

  3. Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи : підручник. У 2 ч. Ч. 1. Мікропроцесорні системи [Електронний ресурс] / А. О. Новацький. – Електронні текстові дані (1 файл: 16,7 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, Вид-во «Політехніка», 2020. – 361с.

  4. Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи: Ч.2 «Проектування мікропроцесорних систем» [Електронний ресурс] : підручник для студ. освітньої програми «Інтегровані інформаційні системи» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології» / А.О. Новацький ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 20,3 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 462 с.

  5. Проектування та програмування мікропроцесорних систем і мереж: Проектування мережі 1-WIRE: Навчальний посібник для студентів спеціальностей 7.05020101, 8.05020101 «Комп’ютеризовані системи управління та автоматика» кафедри автоматики та управління в технічних системах / Автор: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2014– 141c.

  6. Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи, кредитний модуль «Мікропроцесорні системи» : Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. освітньої програми «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології», / КПІ ім. Ігоря Сікорського; автор: А.О. Новацький. – Електронні текстові дані (1 файл: 18.96 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 365 с.

  7. Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи: Частина 2. Проектування мікропроцесорних систем: Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. освітньої програми «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / А.О. Новацький ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 22,38 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 268 с.

  8. Проектування мікропроцесорних систем: Проектування мікропроцесорних систем на базі мікроконтролерів сімейства MCS-51: Периферійні модулі мікроконтролерів сімейства MCS-51 :навч. посіб. для студ. напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / А. О. Новацький. – Київ : НТУУ «КПІ», 2016. – 399 с.: ил.

  9. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL – М.: Додэка, 2005 – 560 с.: ил.

  10. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», 2007. – 592 с.: ил.

  11. Проектування CAN-мережі: Навчальний посібник для студентів спеціальності 8.050201.01 «Комп’ютеризовані системи управління та автоматика» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Автор: А.О. Новацький К: НТУУ „КПІ”, 2011- 169 с.

  12. Комп’ютерна електроніка [Електронний ресурс] : підручник для студ. спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології», спеціалізації «Інтегровані інформаційні системи» / А.О. Новацький ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 80.9 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 468 с.

Допоміжна література

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

  1. Голубцов М.С., Кириченкова А.В. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. – М.: Солон-Пресс, 2005.

  2. Трамперт Вольфган. AVR-RISC микроконтроллеры. – Перевод с немецкого. – Киев.: МК – Пресс, 2006.

  3. Баранов В.Н. Применения микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. – М.: Додэка, 2004.

  4. Ревич Ю. В. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера. – 2-е изд., испр. – СПб.: БХВ-Петербург,2011.

  5. Кравченко А. В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», К. «МК-Пресс», 2008.

  6. Кравченко А. В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 2 – К. «МК-Пресс», СПб.: «КОРОНА-ВЕК», 2009.

  7. Кравченко А. В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 3 – К. «МК-Пресс», СПб.: «КОРОНА-ВЕК», 2011.

  8. Александров Е. К., Грушвицкий Р. И. Микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Политехника, 2002.

  9. Официальное описание микроконтроллеров XMEGAhttp://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Atmel/micros/avr_xmega/start.htm.

  10. Опис CAN-протоколу – http://www.itt-ltd.com/reference/ref_can.html

  11. CAN-словарь CAN-dictionaryv2_ru PDF-формат – http://www.can-cia.org

  12. Схеми та пояснення роботи CAN контролерів та трансиверів – http://atmel.com

  13. CAN-трансивер – https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA82C250.pdf

  14. CAN-трансивер – https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC33388.pdf

  15. Фьюзі-біти – http://easyelectronics.ru/avr-uchebnyj-kurs-konfiguraciya-fuse-bit.html

  16. Проектування вбудованих систем: Конспект лекцій (частина 1) для студентів спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології, спеціалізації Інтегровані інформаційні системи освітнього ступеня «бакалавр» за денною формою навчання кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Укл.: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2020 – 447c.

  17. Проектування вбудованих систем: Конспект лекцій (частина 2) для студентів спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології, спеціалізації Інтегровані інформаційні системи освітнього ступеня «бакалавр» за денною формою навчання кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Укл.: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2020 – 447c.

  18. Мікропроцесорні та мікроконтролерні мережі [Електронний ресурс] : підручник для студ. спец. 126 «Інформаційні системи та технології», спеціалізації «Інтегровані інформаційні системи» / А.О. Новацький ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 12 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 361с.

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

5.1 Очна форма

Лекційні заняття

№ з/п Назва теми лекції та перелік основних питань
(перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС)
1

Тема 1.1. Область застосування вбудованих систем

Тема 1.2. ЦПП та периферія вбудованих систем

Тема 1.3. Давачі та виконавчі пристрої, які використовуються у вбудованих системах

Тема 1.4. Пристрої відображення інформації у вбудованих системах

Лекція 1. Особливості архітектури вбудованих систем

Основні властивості вбудованих систем. Область застосування вбудованих систем. ЦПП та периферія вбудованих систем. Давачі та виконавчі пристрої, які використовуються у вбудованих системах. Пристрої відображення інформації у вбудованих системах.

Література: [3, 4]

Завдання на СРС. Функціональна схема системи керування ліфтом. Структурна схема метеостанції. Структурна та функціональна схеми системи керування інкубатором.

Література: [3, 4]
2

Тема 2.1 Склад, основні характеристики та структура AVR-мікроконтролерів

Тема 2.2 Організація пам’яті

Тема 2.3 Програмна модель мікроконтролера

Тема 2.4. Cпособи адресації операндів

Тема 2.5. Характеристика базового набору команд та нових команд AVR-мікроконтролерів.

Лекція 2. Особливості архітектури AVR-мікроконтролерів

Склад, основні характеристики та структура AVR-мікроконтролерів. Порівняльна характеристика. Основні властивості. Застосування.. Організація пам’яті даних та пам’яті програм. Програмна модель мікроконтролера та її опис. Лічильник команд і виконання програми. Способи адресації операндів.

Література: [2, 7]

Завдання на СРС. Розвиток сім`ї AVR-мікроконтролерів. Опис регістрів введення/виведення моделей AТmega640x/1280x/1281x/2560x/2561x. Особливості мови асемблера при написанні керуючих програм для мікроконтролерів сімейства AVR.

Література: [2, 7]
3

Лекція 3. Команди AVR-мікроконтролерів

Характеристика базового набору команд. Система команд мікроконтролера: передачі даних; арифметичні; логічні; порівняння; зсуви; робота з окремими бітами; переходи; виклик та повернення із підпрограм; управління процесором. Довжина команд в байтах та їх розміщення в пам’яті програм. Типи команд та типи даних. Час виконання команд. Нові команди AVR-мікроконтролерів.

Література: [2, 7]

Завдання на СРС. Детальний опис окремих команд AVR-мікроконтролера.

Література: [2, 7]
4

Тема 3.1 Паралельні та послідовні інтерфейси

Тема 3.2 Система переривань та аналоговий компаратор

Тема 3.3 Таймери

Тема 3.4 Аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі

Лекція 4. Паралельні порти введення/виведення AVR-мікроконтролерів

Призначення та місце пристроїв введення/виведення даних у вбудованих системах. Паралельне та послідовне введення/виведення. Порти введення/виведення мікроконтролерів сімейства AVR.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Апаратний модулятор.

Література: [1, 4 ]
5

Лекція 5. Модуль USART/UART AVR-мікроконтролерів

Загальна характеристика послідовного синхронно/асинхронний інтерфейсу. Використання модулів USART/UART. Структура. Особливості застосування. Мультипроцесорний режим роботи.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Структурна схема блоку синхронізації УСАПП та її опис. Робота модуля USART в режимі MSPI. Формування синхрочастот для передавача та приймача послідовного порту.

Література: [1, 4]
6

Лекція 6. Архітектура підсистеми переривань та аналогового компаратора AVR-мікроконтролерів

Характеристика системи переривань AVR-мікроконтролерів. Обробка переривань. Зовнішні переривання. Аналоговий компаратор Функціонування та програмування компаратора.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Особливості використання модуля переривань у мікроконтролерах Xmega. Підключення мультиплексора АЦП до компаратора.

Література: [1, 4]
7

Лекція 7. Модуль таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Особливості архітектури таймерів AVR-мікроконтролерів. Попередні дільники таймерів/лічильників. Восьмирозрядні таймери/лічильники. Загальні відомості. Особливості архітектури таймерів. Програмування. Режими роботи.. Вартовий таймер. 16-розрядні таймери/лічильники. Загальна характеристика. Звернення до 16-розрядних регістрів. Керування тактовим сигналом. Програмування. Режими роботи.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Модулятор. Вартовий таймер.

Література: [1, 4]
8

Лекція 8. Модуль аналого-цифрового перетворювача. Режими зниженого енергоспоживання та скидання AVR-мікроконтролерів

Модуль аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Загальна характеристика. Структура модуля АЦП. Часові діаграми роботи. Особливості схеми аналогового входу. Тактовий генератор. Режими зниженого енергоспоживання. Загальна характеристика. Керуючі регістри. Вибір режиму зниженого енергоспоживання. Скидання. Події, які викликають скидання.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Підвищення точності перетворення АЦП. Основні параметри АЦП. Загальні рекомендації по зменшенню енергоспоживання. Опис окремих видів скидання.

Література: [1, 4]
9

Тема 4.1. Мережі 1-WIRE

Тема 4.2. CAN-мережі

Тема 4.3. Мережі I2C та SPI

Тема 4.4. LIN-мережі

Тема 4.5. Мережі RS-485 та RS-232

Лекція 9. Мережі 1-WIRE у вбудованих системах

Загальна характеристика інтерфейсу та мережі 1-Wire. Особливості застосування 1-Wire-мереж на прикладі системи моніторингу температури. Організація пам’яті датчика DS18B20. Команди мікроконтролера.

Література: [5]

Завдання на СРС. Фізична реалізація мережі на базі інтерфейсу 1-WIRE.. Обмеження застосування 1-Wire-мереж. Принципова схема системи вимірювання температури. Схеми алгоритму роботи.

Література: Література: [5]
10

Лекція 10. Особливості архітектури CAN-мережі

Особливості архітектури CAN-мереж. Структура повідомлень. Архітектура CAN-модуля AVR-мікроконтролера. Режими роботи CAN–модуля.

Література: [11]

Завдання на СРС. Структура блоку CAN-таймера. Обробка помилок. Організація регістрів CAN-модуля.

Література: Література: [11]
11

Лекція 11. Особливості архітектури CAN-модуля AVR-мікроконтролерів

Фільтрація повідомлень в CAN-модулі AVR-мікроконтролера. Підсистема переривань CAN-модуля. Бітова синхронізація. CAN-трансивер.

Література: [11]

Завдання на СРС. Проектування принципової схеми вузла CAN-мережі. Алгоритми роботи CAN-модуля в різних режимах.

Література: [11]
12

Лекція 12. Особливості архітектури модуля TWI (I2C) AVR-мікроконтролерів

Мережа на базі інтерфейсу TWI (I2C). Загальна характеристика інтерфейсу I2C . Типовий цикл обміну шиною TWI. Режими роботи модуля TWI AVR-мікроконтролера. Керуючі регістри модуля. Взаємодія прикладної програми з модулем TWI. Схеми алгоритмів роботи модуля TWI.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Мікросхеми AVR, які мають інтерфейс TWI. Пристрої, які підтримають інтерфейс TWI. Арбітраж. Програмна реалізація алгоритмів роботи модуля.

Література: [1, 4]
13

Лекція 13. Мережа на базі інтерфейсу SPI.

Мережа на базі інтерфейсу SPI. Загальні відомості. Структура модуля SPI. З'єднання мікроконтролерів інтерфейсом SPI. Режими передачі даних модулем SPI. Програмування модуля.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Використання виводу . Режим програмування пам’яті послідовним каналом. Периферійні пристрої з SPI-інтерфейсом. Універсальний послідовний інтерфейс USI.

Література: [1, 4]
14

Лекція 14. LIN-мережі у вбудованих системах

LIN-мережі. Загальні відомості. Основні характеристики LIN-протоколу. Концепція протоколу LIN. LIN-трансивер. Алгоритм роботи.

Література: [29, 30]

Завдання на СРС. Часова синхронзація, що не вимагає застосування кварцових або керамічних резонаторів. Виявлення пошкоджених точок мережі. Стабільність автогенератора. Специфікації LIN-мереж.

Література: [29]
15

Лекція 15. Мережі RS-485 у вбудованих системах

Визначення стандарту RS-485. Опис інтерфейсу RS-485. Електричні та часові характеристики інтерфейсу RS-485. Загальні рекомендації щодо використання інтерфейсу RS-485. Реалізація інтерфейсу RS–485.

Література: [28, 30]

Завдання на СРС. Екранування кабелю. Узгодження ‘відкритого’ кінця кабелю. Осцилограма реального обміну. Спотворення сигналу через неправильну розводку мережі. Функціональна схема промислової мережі RS-485 для мікропроцесорної системи з розподіленим керуванням.

Література: [28, 30]
16

Лекція 16. Архітектура інтерфейсу RS-232

Сполучення мікропроцесора/мікроконтролера з модемом/персональним комп`ютером за допомогою інтерфейсу RS–232. Структура інтерфейсу RS-232. Формат даних інтерфейсу RS–232. Програмування інтерфейсу.

Література: [28, 30]

Завдання на СРС. Схеми підключення УАПП. Опис мікросхеми TL16C450. Опис структури УАПП. Характеристика окремих регістрів УАПП. Функціональна схема сполучення МП/МК з модемом/ПК за допомогою інтерфейсу RS–232. Універсальний програмовуваний приймач UART 16550.

Література: [28, 30]
17

Тема 5.1. Кроковий двигун

Тема 5.2. Двигун постійного струму

Тема 5.3. Годинник реального часу

Тема 5.4. АЦП та цифровий вольтметр

Тема 5.5. Інтерфейси TWI (I2C) та SPI

Лекція 17. Виконавчі двигуни у вбудованих системах

Моделювання уніполярного та біполярного крокового двигуна. Опис роботи. Схеми алгоритму роботи. Моделювання двигуна постійного струму. Опис роботи, Алгоритми роботи.

Література: [3,4]

Завдання на СРС. Робочі програми керування уніполярним та біполярним кроковими двигунами.

Література: [3, 4]
18

Лекція 18. Моделювання окремих пристроїв вбудованих систем

Годинник реального часу, аналого-цифровий перетворювач, цифровий вольтметр, інтерфейс TWI (I2C), інтерфейс SPI. Моделювання в Proteus 8.6. Алгоритми роботи.

Література: [4 –296…320; 28 –332]

Завдання на СРС. Робочі програми моделювання годинника реального часу, аналого-цифрового перетворювача, цифрового вольтметра, інтерфейсів TWI та SPI.

Література: [3, 4]

Лабораторні заняття

№ з/п Назва лабораторних робіт Кількість ауд. годин
1 Дослідження команд пересилання, арифметичних та логічних команд та команд роботи з окремими бітами. 2
2 Дослідження команд передачі керування, виклику та повернення із підпрограм. 2
3 Дослідження нових команд МК-рів Mega та Xmega. 2
4 Моделювання пристрою керування кроковим двигуном 4
5 Моделювання пристрою керування двигуном постійного струму 4
6 Моделювання модуля УАПП 2
7 Моделювання годинника реального часу 4
8 Моделювання модуля ЦАП 4
9 Моделювання мережі 1-WIRE 2
10 Моделювання пристрою керування LCD-дисплеєм 4
11 Моделювання модуля АЦП та цифрового вольтметра 2
12 Моделювання мережі RS-485 та RS-232 4

Самостійна робота студента

№ з/п

 Назва тем, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Тема 1.3; 1.4. Особливості використання мікросхем-драйверів в системах керування двигунами. Підключення LCD-дисплею до AVR-мікроконтролера. 6
2 Тема 2.1. Опис структури типового AVR-мікроконтролера. 5
3 Теми 2.5; 2.6. Детальний опис окремих команд AVR-мікроконтролерів. 8
4 Тема 3.1. Апаратний модулятор. Робота модуля USART в режимі MSPI. 4
5 Тема 3.2. Особливості використання модуля переривань у мікроконтролерах Xmega. Програмування компаратора. 4
6 Тема 3.3. Модулятор. Вартовий таймер. 5
7 Тема 3.4. Підвищення точності перетворення АЦП. Особливості застосування режимів зниженого енергоспоживання. Опис окремих видів скидання. 5
8 Тема 4.1. Мережі на базі інтерфейсу 1-WIRE. Фізична реалізація. Обмеження застосування 1-Wire-мереж. Загальна характеристика та структура системи. 6
9 Тема 4.2. Структура блоку CAN-таймера. Обробка помилок. Організація регістрів CAN-модуля. Проектування принципової схеми вузла CAN-мережі. 6
10

Тема 4.3. Мікросхеми AVR, які мають інтерфейс TWI. Пристрої, які підтримують інтерфейс TWI.

Параметри інтерфейсу SPI. Режими програмування пам’яті послідовним каналом. Периферійні пристрої з SPI-інтерфейсом. Універсальний послідовний інтерфейс USI.

 5
11 Тема 4.4. LIN-мережі. Часова синхронізація, що не вимагає застосування кварцових або керамічних резонаторів. Виявлення пошкоджених точок мережі. Стабільність автогенератора. Специфікації LIN-мереж. 4
12 Тема 4.5. Мережі RS-485 та RS-232. Екранування кабелю. Загальні рекомендації щодо використання інтерфейсу RS-485. Узгодження ‘відкритого’ кінця кабелю. Осцилограма реального обміну. Спотворення сигналу через неправильну розводку мережі. Функціональна схема сполучення МП/МК з модемом/ПК за допомогою інтерфейсу RS–232. 6
13 Теми 5.1 та 5.2. Робочі програми моделювання уніполярного та біполярного крокових двигунів. 6
14 Теми 5.3; 5.4; 5.5; 5.6. Робочі програми моделювання годинника реального часу; АЦП; цифрового вольтметру; інтерфейсів I2C та SPI. 7
15 Модульна контрольна робота 6
16 Підготовка до іспиту 10
17 Всього 93

5.2 Заочна форма

Лекційні заняття

№ з/п Назва теми лекції та перелік основних питань
(перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС)
1

Тема 1.1. Область застосування вбудованих систем

Тема 1.2. ЦПП та периферія вбудованих систем

Тема 1.3. Давачі та виконавчі пристрої, які використовуються у вбудованих системах

Тема 1.4. Пристрої відображення інформації у вбудованих системах

Лекція 1. Особливості архітектури вбудованих систем

Основні властивості вбудованих систем. Область застосування вбудованих систем. ЦПП та периферія вбудованих систем. Давачі та виконавчі пристрої, які використовуються у вбудованих системах. Пристрої відображення інформації у вбудованих системах.

Література: [3, 4]

Завдання на СРС. Функціональна схема системи керування ліфтом. Структурна схема метеостанції. Структурна та функціональна схеми системи керування інкубатором.

Література: [3, 4]
2

Тема 2.1 Склад, основні характеристики та структура AVR-мікроконтролерів

Тема 2.2 Організація пам’яті

Тема 2.3 Програмна модель мікроконтролера

Тема 2.4. Cпособи адресації операндів

Тема 2.5. Характеристика базового набору команд та нових команд AVR-мікроконтролерів.

Лекція 2. Особливості архітектури AVR-мікроконтролерів

Склад, основні характеристики та структура AVR-мікроконтролерів. Порівняльна характеристика. Основні властивості. Застосування.. Організація пам’яті даних та пам’яті програм. Програмна модель мікроконтролера та її опис. Лічильник команд і виконання програми. Способи адресації операндів. Характеристика базового набору команд. Система команд мікроконтролера: передачі даних; арифметичні; логічні; порівняння; зсуви; робота з окремими бітами; переходи; виклик та повернення із підпрограм; управління процесором. Довжина команд в байтах та їх розміщення в пам’яті програм. Типи команд та типи даних. Час виконання команд. Нові команди AVR-мікроконтролерів.

Література: [2, 7]

Завдання на СРС. Розвиток сім`ї AVR-мікроконтролерів. Опис регістрів введення/виведення моделей AТmega640x/1280x/1281x/2560x/2561x. Особливості мови асемблера при написанні керуючих програм для мікроконтролерів сімейства AVR. Детальний опис окремих команд AVR-мікроконтролера.

Література: [2, 7]
3

Тема 3.1 Паралельні та послідовні інтерфейси

Тема 3.2 Система переривань та аналоговий компаратор

Тема 3.3 Таймери

Тема 3.4 Аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі

Лекція 3. Модуль USART/UART AVR-мікроконтролерів

Загальна характеристика послідовного синхронно/асинхронний інтерфейсу. Використання модулів USART/UART. Структура. Особливості застосування. Мультипроцесорний режим роботи.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Структурна схема блоку синхронізації УСАПП та її опис. Робота модуля USART в режимі MSPI. Формування синхрочастот для передавача та приймача послідовного порту.

Література: [1, 4]
4

Лекція 4. Модуль таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Особливості архітектури таймерів AVR-мікроконтролерів. Попередні дільники таймерів/лічильників. Восьмирозрядні таймери/лічильники. Загальні відомості. Особливості архітектури таймерів. Програмування. Режими роботи.. Вартовий таймер. 16-розрядні таймери/лічильники. Загальна характеристика. Звернення до 16-розрядних регістрів. Керування тактовим сигналом. Програмування. Режими роботи.

Література: [1, 4]

Завдання на СРС. Модулятор. Вартовий таймер.

Література: [1, 4]

Лабораторні заняття

№ з/п Назва лабораторних робіт Кількість ауд. годин
1 Моделювання пристрою керування двигуном постійного струму 2
2 Моделювання модуля УАПП 2

Самостійна робота студента

№ з/п

 Назва тем, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Тема 1.3; 1.4. Особливості використання мікросхем-драйверів в системах керування двигунами. Підключення LCD-дисплею до AVR-мікроконтролера. 10
2 Тема 2.1. Опис структури типового AVR-мікроконтролера. 8
3 Теми 2.5; 2.6. Детальний опис окремих команд AVR-мікроконтролерів. 8
4 Тема 3.1. Апаратний модулятор. Робота модуля USART в режимі MSPI. 7
5 Тема 3.2. Особливості використання модуля переривань у мікроконтролерах Xmega. Програмування компаратора. 7
6 Тема 3.3. Модулятор. Вартовий таймер. 8
7 Тема 3.4. Підвищення точності перетворення АЦП. Особливості застосування режимів зниженого енергоспоживання. Опис окремих видів скидання. 8
8 Тема 4.1. Мережі на базі інтерфейсу 1-WIRE. Фізична реалізація. Обмеження застосування 1-Wire-мереж. Загальна характеристика та структура системи. 12
9 Тема 4.2. Структура блоку CAN-таймера. Обробка помилок. Організація регістрів CAN-модуля. Проектування принципової схеми вузла CAN-мережі. 12
10

Тема 4.3. Мікросхеми AVR, які мають інтерфейс TWI. Пристрої, які підтримують інтерфейс TWI.

Параметри інтерфейсу SPI. Режими програмування пам’яті послідовним каналом. Периферійні пристрої з SPI-інтерфейсом. Універсальний послідовний інтерфейс USI.

 8
11 Тема 4.4. LIN-мережі. Часова синхронізація, що не вимагає застосування кварцових або керамічних резонаторів. Виявлення пошкоджених точок мережі. Стабільність автогенератора. Специфікації LIN-мереж. 8
12 Тема 4.5. Мережі RS-485 та RS-232. Екранування кабелю. Загальні рекомендації щодо використання інтерфейсу RS-485. Узгодження ‘відкритого’ кінця кабелю. Осцилограма реального обміну. Спотворення сигналу через неправильну розводку мережі. Функціональна схема сполучення МП/МК з модемом/ПК за допомогою інтерфейсу RS–232. 12
13 Теми 5.1 та 5.2. Робочі програми моделювання уніполярного та біполярного крокових двигунів. 10
14 Теми 5.3; 5.4; 5.5; 5.6. Робочі програми моделювання годинника реального часу; АЦП; цифрового вольтметру; інтерфейсів I2C та SPI. 10
15 Модульна контрольна робота 10
16 Підготовка до іспиту 15
17 Всього 153

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

  • відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;

  • на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом; використовує відповідні додатки для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної директорії гугл-диска для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР;

  • на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;

  • лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;

  • модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;

  • заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів не більше 10;

  • штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторної роботи. Кількість штрафних балів не більше 10.

Рейтингова система оцінювання результатів навчання

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

  1. виконання та захист 12 лабораторних робіт;

  2. виконання модульної контрольної роботи (МКР).

1. Лабораторні роботи (Rл)

Ваговий бал – 3. Максимальна кількість балів за всі лабораторні роботи дорівнює: 3 бали х 12 робіт = 36 балів.

Рівень підготовки до лабораторної роботи оцінюється до 1 бал (вхідний контроль підготовки до роботи).

Захист роботи до 1,5 бала.

Оформлення роботи – 0,5 бала.

2. Модульний контроль (Rм)

Ваговий бал – 14.

Критерії оцінювання:

  1. Виконання лабораторних робіт:

  • «відмінно» – своєчасно та на високому рівні захищена теоретична та дослідницька частини лабораторної роботи – 3 бали;

  • «добре» – не достатній рівень захисту однієї з частин лабораторної роботи- 2 бали;

  • «задовільно» – низький рівень захисту теоретичної або дослідницької частини лабораторної роботи – 1 бал.

  1. Модульна контрольна робота:

  • «відмінно», повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 14 балів;

  • «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними неточностями –12 балів;

  • «задовільно», неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 10 бал;

  • «незадовільно», незадовільна відповідь (не відповідає вимогам на «задовільно») – 0 балів.

Штрафні ( rs) бали нараховуються за:

  • не допуск до лабораторної роботи у зв’язку з незадовільним вхідним контролем – 0,25 бала;

  • відсутність на лабораторному занятті без поважної причини – 0,25 бала;

  • несвоєчасний захист лабораторної роботи – 1 бал;

  • несвоєчасний захист МКР – 3 бали.

Заохочувальні (rs) бали від 4 до 8 нараховуються за:

  • модернізацію лабораторних робіт;

  • виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни і т. ін.

Розрахунок шкали (R) рейтингу:

Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:

R = = Rл +RМ += 36 + 14 = 50 балів.

Необхідною умовою допуску до іспиту є:

  • зарахування всіх лабораторних робіт;

  • виконання МКР.

Міжсесійна атестація

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів –16 балів (4 лабораторні роботи). На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 8 балів.

За результатами 14 тижнів навчання максимально можлива кількість балів –28 балів (7 лабораторних робіт). На другій атестації (15-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 14 балів.

Екзамен

Умовою допуску до екзамену є зарахування всіх лабораторних робіт, написання модульної контрольної робіти та стартовий рейтинг не менше 22 балів.

На екзамені студенти виконують письмове практичне завдання та відповідають на два теоретичних запитання. Кожне теоретичне запитання оцінюється у 15 балів, а практичне завдання – у 20 балів.

Система оцінювання

Теоретичні питання:

  • «відмінно», повна відповідь, не менше 90% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь», (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 15 балів;

  • «добре», достатньо повна відповідь, не менше 75% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або є незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 11…13 балів;

  • «задовільно», неповна відповідь, не менше 60% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) – 9 балів;

  • «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0-4 бали.;

Практичне завдання:

  • «відмінно», повна відповідь, не менше 90% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь», (повне, безпомилкове розв’язування завдання) – 20 балів;

  • «добре», достатньо повна відповідь, не менше 75% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь або є незначні неточності (повне розв’язування завдання з незначними неточностями) – 14-16 балів;

  • «задовільно», неповна відповідь, не менше 60% потрібної інформації, що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки (завдання виконане з певними недоліками) –10 балів;

  • «незадовільно», відповідь не відповідає умовам до «задовільно» – 0-6 балів.

Сума стартових балів та балів за екзаменаційну контрольну роботу переводиться до екзаменаційної оцінки згідно з таблицею:

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Кількість балів Оцінка
100-95 Відмінно
94-85 Дуже добре
84-75 Добре
74-65 Задовільно
64-60 Достатньо
Менше 60 Незадовільно

Є не зараховані лабораторні роботи або

не зарахована модульна контрольна робота

 Не допущено

Методичні рекомендації

Головна ідея вивчення матеріалу дисципліни «Програмування вбудованих систем» полягає у дотриманні логічного ланцюга викладення теоретичного матеріалу, а саме «основні поняття – програмування – периферійні модулі МПС». Крім того, кожна тема після викладення теоретичного матеріалу повинна закінчуватись розглядом конкретних питань та завдань для самоконтролю.

Вивчення дисципліни рекомендується виконувати за наступною методикою.

Заздалегідь до початку лекційних та практичних занять, самостійно ознайомитись із тематикою роботи чи теми, що буде розглядатися на поточному занятті. Використовуючи консультаційні години розібратись у матеріалі за допомогою викладача та допоміжної літератури, електронних ресурсів або сторонніх джерел.

На лекційних заняттях задля якісного засвоєння матеріалу використовуються сучасні мультимедійні технічні та програмні засоби. У якості мультимедійного пристрою використовується проектор. У якості платформи та формату подачі навчально-лекційних матеріалів використовуються технології презентацій та флеш-анімацій.

Інформаційні ресурси

Методичні матеріали дисципліни «Проектування вбудованих систем» доступні для вільного скачування з мережного ресурсу ‘Електронний Кампус’ НТУУ ‘КПІ’.

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено доцент, к.т.н., Новацький Анатолій Олександрович

Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)

Додаток 1

Перелік теоретичних питань на іспит

  1. На які три сімейства сьогодні розділився випуск «Традиційних» AVR-мікроконтролерів? Опишіть основні властивості цих сімейств.

  2. Наведіть та опишіть структуру ядра AVR-мікроконтролерів.

  3. Які види стека ви знаєте? Який вид стека використовується у AVR-мікроконтролерів і де він розміщується?

  4. Наведіть структурну схему карти пам’яті AVR-мікроконтролерів сімейства Mega. Опишіть структуру і призначення кожного виду пам’яті.

  5. Опишіть структуру регістрового файлу та регістрів введення/виведення AVR-мікроконтролерів.

  6. Що таке енергонезалежна пам’ять даних (EEPROM)? Які регістри

    використовуються для керування EEPROM? Опишіть особливості її програмування.

  7. Назвіть основні етапи створення керуючої програми для МК. Опишіть складові програмної моделі типового AVR-мікроконтролера.

  8. Назвіть та опишіть способи адресації операндів AVR-мікроконтролерів.

  9. Наведіть та опишіть типи (формати) команд та даних AVR-мікроконтролерів.

  10. Назвіть основні групи команд з базового набору мікроконтролерів AVR. Дайте коротку характеристику кожній з груп.

  11. Назвіть та дайте коротку характеристику новим командам AVR-мікроконтролерів.

  12. Як компілятор використовує мітки в командах умовних переходів при

    формування машинних кодів команд? Чим відрізняється алгоритми виконання команд арифметичних та логічних зсувів? Наведіть приклади їх використання.

  13. Поясніть, що таке самопрограмування МК та для чого воно використовується? Яким чином відбувається керування процесом самопрограмування мікроконтролера? Наведіть алгоритм зміни вмісту пам’яті програм при самопрограмуванні.

  14. Яким чином виконується звернення до портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів? Які три регістри пов’язані з кожним портом введення/виведення? Що означають x та n у позначеннях PORTxn, DDRxn і PINxn? Як здійснюється загальне керування резисторами, що підтягують?

  15. Наведіть та опишіть спрощену структуру послідовного порту AVR-мікроконтролерів.

  16. Що таке УСАПП (USART) та УАПП (UART)? З яких трьох частин складається структура модуля УСАПП/УАПП? Які елементи містить кожна з них? Як проходить прийом та передача даних в модулях УСАПП?

  17. Що таке режим мультиконтролерного обміну? Опишіть послідовність дій для здійснення обміну даними у мікроконтролерній мережі.

  18. Наведіть та поясніть структурну схему модуля SPI. В яких режимах

    може працювати мікроконтролер при обміні даними інтерфейсом SPI? Скільки та які виводи мікроконтролера використовує модуль SPI?

  19. Поясніть схему з'єднання двох мікроконтролерів інтерфейсом SPI. Які

    пристрої знаходяться перед входами восьмирозрядних регістрів зсуву ведучого та веденого мікроконтролерів? Яку функцію вони виконують?

  20. Якою фірмою було розроблено інтерфейс I2C та для чого він призначений? Чим відрізняється інтерфейс I2C від інтерфейсу TWI? З яких двох ліній складається шина інтерфейсу I2C (TWI) та як вони повінні бути піключені в мережі?

  21. Поясніть призначення функції «монтажне АБО/I» та як вона використовується в I2C (TWI)-мережі? Наведіть та поясніть структурну схему типової мережі, яка використовується для обміну даними шину I2C (TWI).

  22. Опишіть чотири можливі режими обміну даними інтерфейсом I2C (TWI).

  23. Наведіть та поясніть структурну схему типового модуля TWI. Назвіть та опишіть використання регістрів керування TWI-модулем.

  24. На чому базується взаємодія прикладної програми з модулем TWI? З яких трьох частин складається будь-який етап взаємодії прикладної програми з модулем TWI? Поясніть цю взаємодію.

  25. У яких режимах може працювати модуль TWI, реалізований у мікроконтролерах сімейства Mega? Опишіть роботу модуля TWI у цих режимах.

  26. Для чого використовуються таймери/лічильники? Опишіть їх режими роботи.

  27. Опишіть властивості модуля АЦП AVR-мікроконтролерів. Назвіть режими роботи АЦП.

  28. Опишіть функціональну схему модуля АЦП AVR-мікроконтролерів. Який принцип перетворення використовується в АЦП? Поясніть особливості цього принципу.

  29. Поясніть часові діаграми роботи АЦП AVR-мікроконтролерів.

  30. Опишіть особливості модуля ЦАП у складі мікроконтролерів XMega? Наведіть вираз, що пов'язує вихідну напругу ЦАП зі значенням, яке записано у регістр даних.

  31. Опишіть принцип роботи ЦАП з підсумовуванням напруг Чому дорівнює його коефіцієнт передачі?

  32. Який електронний пристрій називається компаратором? На які види поділяються компаратори в залежності від форми представлення порівнюваних сигналів? Який електронний пристрій виконує функцію власне аналогового компаратора?

  33. Поясніть роботу АК, який виконано на ІМС ОП. Поясніть призначення схеми формування рівнів.

  34. Наведіть та поясніть структуру модуля аналогового компаратора. Наведіть та поясніть формати керуючих регістрів модуля АК.

  35. Для чого призначено підсистему переривань? Назвіть основні види переривань. Від чого залежить кількість переривань у мікроконторолері? Як відбувається маскування переривань? Назвіть основні джерела переривань.

  36. Дайте характеристику CAN-протоколу. Назвіть основні переваги протоколу. Опишіть структуру CAN-мережі. Який завадостійкий код використовується у CAN-мережі? Дайте характеристику коду.

  37. Опишіть схему мікропроцесорної системи керування із використанням CAN-мережі. Поясніть основні характеристики CAN-модуля.

  38. Перерахуйте типи помилок, що можуть бути виявлені при передачі CAN-мережею. Наведіть механізми виявлення помилок. Назвіть рівні сигналів при передачі CAN-шиною.

  39. Дайте визначення поняттю «фрейм» у CAN-мережі. Типи фреймів. Формати фреймів.

  40. Наведіть основні характеристики CAN-модуля мікроконтролера AT90CAN128 та опишіть його структуру. Дайте характеристику режимів роботи CAN-модуля.

  41. Опишіть послідовність програмування режимів передачі кадру (повідомлення), передачі віддаленого запиту (Tx-конфігурація), прийому кадру даних або віддаленого запиту (Rx-конфігурація) та прийому мультикадрів в буфер.

  42. Опишіть структуру блоку фільтрації повідомлень у CAN-модулі мікроконтролера AT90CAN128..

  43. Перерахуйте переривання у CAN-модулі мікроконтролера AT90CAN128. Опишіть структуру переривань.

  44. Опишіть структуру блоку таймера CAN-модуля у CAN-модулі мікроконтролера AT90CAN128.

  45. Опишіть організацію керуючих регістрів CAN-модуля у CAN-модулі мікроконтролера AT90CAN128.

  46. Дайте характеристику фізичному рівню (Physical Layer) CAN-протоколу.

  47. Загальний опис та фізична реалізація інтерфейсу 1-WIRE. Основні правила передачі даних в мережі 1-WIRE.

  48. Обмеження застосування 1-WIRE-мереж. Загальна характеристика та структура системи вимірювання температури в приміщенні з використанням 1-WIRE-мереж.

  49. Приклад та загальна характеристика датчика температури з інтерфейсом 1-WIRE. Формат регістра температури. Формування стану «Аварія». Конфігураційний регістр.

  50. Організація пам'яті датчика DS18B20. Контрольна сума або CRC у системі 1-WIRE. Формат коду датчика DS18B20.

  51. Поясніть принципи адресації пристроїв та керування ними у 1-WIRE-мережі.

  52. ROM-команди та функціональні команди інтерфейсу 1-WIRE.

  53. Область застосування вбудованих систем. Центральні процесорні пристрої для вбудованої системи.

  54. Периферія, давачі, виконавчі пристрої, пристрої для відображення інформаці, які використовуються у вбудованих системах.

  55. Мікроконтролерні мережі, які можуть використовуватись у вбудованих системах.

  56. Структура типової локальної вбудованої мікропроцесорної системи керування.

  57. Визначення стандарту RS-485. Опис інтерфейсу RS-485. Реалізація інтерфейсу RS–485.

  58. Особливості архітектури інтерфейсу RS-232.

  59. Програмування обміну модулем УАПП AVR-мікроконтролерів.

  60. Програмування модуля ШІМ AVR-мікроконтролерів для керування двигуном постійного струму.

  61. Навести та описати модель пристрою керування уніполярним кроковим двигуном.

  62. Навести та описати модель пристрою керування біполярним кроковим двигуном.

  63. Навести та описати модель пристрою керування двигуном постійного струму.

  64. Навести та описати модель аналого-цифрового перетворювача.

  65. Навести та описати модель годинника реального часу.

  66. Навести та описати модель цифрового вольтметра.

  67. Навести та описати модель мережі 1-WIRE.

  68. Навести та описати модель мережі RS-485.

  69. Навести та описати модель цифро-аналогового перетворювача.

Додаток 2

Практичне завдання на іспит

Програмування потрібної швидкості обміну інформацією між AVR-мікроконтролером AT90CAN128 та CAN-мережею згідно відповідних значень наступних параметрів:

  • довжина періоду ресинхронізації: tп.р. = TSJW;

  • тривалість сегменту часу розповсюдження: tс.р. = TPRS;

  • довжина фазового сегмента 2: tф**с2 = TPHS2;

  • довжина фазового сегмента 1: tф**с1 = TPHS1;

  • при прийомі кожного біта використовувати одноразову або багаторазову вибірку;

  • швидкість обміну Vп**д.