МІКРОПРОЦЕСОРНІ ТА МІКРОКОНТРОЛЕРНІ СИСТЕМИ - 1. МІКРОПРОЦЕСОРНІ СИСТЕМИ
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
|---|---|
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інтегровані інформаційні системи |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма навчання | очна(денна)/заочна/дистанційна |
| Рік підготовки, семестр | 3 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 120 годин (36 годин – Лекції, 18 годин – Лабораторні, 66 годин – СРС) |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік/залікова робота |
| Розклад занять | http://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів |
Лектор: к.т.н., Новацький Анатолій Олександрович, 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. Кредитний модуль «Мікропроцесорні системи» є першою частиною дисципліни «Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи», яка входить у навчальний план підготовки бакалаврів за освітньою програмою «Інтегровані інформаційні системи» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології».
Предмет навчальної дисципліни: основні поняття мікропроцесорної техніки; структура типового мікропроцесора, мікроконтролера та мікропроцесорної системи (МПС); програмування мікропроцесорних систем; архітектури основних модулів МПС: пам’яті; введення/виведення; таймерів/лічильників зовнішніх подій; аналого-цифрових та цифро-аналогових перетворювачів; аналогових компараторів; інтерфейсів: UART; I2C; SPI; CAN і т. ін.; моделювання пристроїв: керування кроковим двигуном, керування двигуном постійного струму; годинника реального часу; основних периферійних модулів типового 8-ми розрядного мікроконтролера і т. ін.
Міждисциплінарні зв’язки. Курс «Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи» належить до циклу дисциплін професійної та практичної підготовки. Кредитний модуль базується на таких забезпечующих дисциплінах: «Основи системної інженерії», «Фізика», «Спецрозділи математики», «Програмування», «Комп’ютерна електроніка».
Мета навчальної дисципліни. кредитний модуль забезпечує засвоєння студентами більшості наступних дисциплін бакалаврату, тому що в ньому розглядаються архітектурні особливості сучасних мікропроцесорів, мікроконтролерів та мікропроцесорних систем, які є частиною сучасних комп’ютеризованих інформаційних систем автоматики і управління.
Основні завдання навчальної дисципліни
Знання:
особливостей архітектури типових мікропроцесорів (МП) та мікроконтролерів (МК);
особливостей системи команд та мови Асемблера МП-в та МК-в;
організації пристроїв пам`яті та введення–виведення у мікропроцесорних системах (МПС);
особливостей організації обміну інформацією між аналоговим об`єктом керування та цифровою МПС;
особливостей систем переривань та режиму прямого доступу до пам`яті (ПДП);
способів формування інтервалів часу та підрахунку зовнішніх подій;
організації обміну між МП-м (МК-м) та ПК або модемом.
Уміння:
проектувати окремі модулі МПС: мікропроцесора та мікроконтролера, пам`яті, введення–виведення , таймера, 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.
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити: дисципліна «Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи» кредитний модуль «Мікропроцесорні системи» базується на навчальних дисциплінах: вища математика; спецрозділи математики; програмування; фізика; комп`ютерна електроніка.
Постреквізити: дисципліна «Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи» кредитний модуль «Мікропроцесорні системи».
Дисципліна необхідна для вивчення навчальних дисциплін: проектування мікропроцесорних та мікроконтролерних систем, мікропроцесорні та мікроконтролерні системи-3, курсовий проект, технології інтернету речей, інженерія інформаційних систем, моделювання процесів і систем, комп`ютеризовані системи управління, проектування інформаційних систем.
Зміст навчальної дисципліни
Лекційні заняття
Розділ 1. Призначення та функціонування типової мікропроцесорної системи.
Розділ 2. Програмування мікропроцесорних систем.
Розділ 3. Організація підсистеми переривань.
Розділ 4. Формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій.
Розділ 5. Організація пам’яті.
Розділ 6. Модуль введення/виведення.
Розділ 7. Зв’язок МП та МК з аналоговим об’єктом керування та модемом.
Лабораторні заняття
1. Дослідження архітектури типового МП-ра та МК-ра.
2. Дослідження команд пересилок, обміну та роботи із стеком.
3. Дослідження арифметичних та логічних команд.
4. Дослідження команд порівняння, зсувів та організації циклів.
5. Дослідження команд роботи з рядками даних та окремими бітами.
6. Дослідження команд передачі управління, виклику та повернення із підпрограм.
7. Способи адресації операндів. Моделювання модуля ШІМ МК.
8. Моделювання модуля УАПП МК.
9. Моделювання пристрою керування кроковим двигуном.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
Новацький А. О. Комп’ютерна електроніка-3. Мікропроцесорні системи. Апаратні засоби мікропроцесорних систем : навч. посіб. / А. О. Новацький. – Київ : НТУУ «КПІ», 2015.
Комп’ютерна електроніка: Мікропроцесорні системи: Програмування мікропроцесорних систем: Навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах /Автор: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2014.
Проектування мікропроцесорних систем: Кредитний модуль «Проектування мікропроцесорних систем на базі мікроконтролерів сімейства MCS-51»: Програмування мікроконтролерів сімейства MCS-51: Навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Автор: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2016.
Новацький А. О. Імпульсна та цифрова електроніка : навч. посіб.
/автор: А. О. Новацький. – Київ : НТУУ «КПІ», 2014.
- Проектування мікропроцесорних систем: Проектування мікропроцесорних систем на базі мікроконтролерів сімейства MCS-51: Периферійні модулі мікроконтролерів сімейства MCS-51:Навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Автор: А.О. Новацький– К: НТУУ „КПІ”, 2016.
Допоміжна література
Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику/ Пер. с англ.–М.: Энергоатомиздат, 1984.
К.Г. Самофалов, О.В. Викторов, А.К. Кузняк. Микропроцессоры. – К.: Техніка, 1986.
Кабалеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – М.: Телеком, 2000.
Проектирование микропроцессорной электронно-вычислительной аппаратуры: Справочник/В.Г.Артюхов. А.А.Будняк и др. – К.: Техніка, 1988.
Микропроцессорные системы. Учебное пособие для вузов. Б. К. Александров та другие. – СПб.: Политехника, 2002.
Злобин В.К., Григорьев В.Л. Программирование арифметических операций в микропроцессорах. Учеб. Пособие для тех. Вузов. – М.: Высш. шк., 1991.
В.В. Сташин и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах.– М.: Энергоатомиздат,1990.
Боборыкин А.В. и др. Однокристальные микро–ЭВМ. –М.: “МИКАП”, 1994.
Федорков Б.Г. Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. – Л.:Энергоатомиздат, 1990.
Том Сван "Освоение Turbo Assembler" 2–e издание, 1996.
Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи : Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. освітньої програми «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності
126 «Інформаційні системи та технології», / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: А.О. Новацький. – Електронні текстові дані (1 файл: 18.97 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018.
Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. –М.: ЭКОМ, 1997.
Электронные промышленные устройства. Васильев В.И., Гусев Ю.М., Миронов В.Н.: Учеб. для студ. Вузов спец. «Пром. электрон.»/- М.: Высш. шк., 1988.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
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. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки Тема 1.2. Структурна, функціональна схеми мікропроцесорної системи та характеристика окремих модулів МПС Тема 1.3. Структура типового МП та МК Лекція 1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки. Основні розділи та завдання курсу, зв”язок з іншими дисциплінами. Основні поняття: мікропроцесор, мікро-ЕОМ (МЕОМ), однокристальна мікро-ЕОМ (ОМЕОМ), мікроконтролер (МК), мікропроцесорна система (МПС). Приклад гіпотетичної МПС управління (МПСУ), та проблеми, що пов”язані з її проектуванням. Структура МПСУ та її опис. Схема алгоритма роботи. Розрядність шини даних та кількість комірок пам"яті, які спроможен адресувати МП-р (МК-р). Література: [1, розділ 1, 1.1, стор 14..17] Завдання на СРС. Двійкова, десяткова, двійково-десяткова, шістнадцяткова системи числення та коди, характеристика та особливості застосування у МПС. Формати подання чисел із знаком та без знаку. Прямий, інверсний та додатковий коди. Поняття: біт, байт, тетрада, слово, подвійне слово. Двійкове додавання, віднімання, множення та діління. Особливості двійково-десяткової арифметики. Двійково-десятковий код в упакованому та неупакованому форматах |
| 2 | Лекція 2. Структурна, функціональна схеми мікропроцесорної системи та характеристика окремих модулів МПС Структурна схема типової МПС. Призначення та характеристики її основних модулів: мікропроцесора, пам”яті, вводу – виводу, АЦП – ЦАП, таймерів, контролера переривань (КПРЕ), контролера прямого доступу до пам”яті (КПДП) та інші. Системна шина (СШ), як складова МПС. Призначення та загальна характеристика складових СШ: системної шини адреси (США), системної шини даних (СШД) та системної шини управління (СШУ). Підключення основних модулів МПС до системної шини. Робота МПС по структурній схемі. Література: [2, розділ 1, 1.4,1.5, стор 39..56] Завдання на СРС. Структура типової локальної мікропроцесорної системи управління. |
| 3 | Лекція 3. Структура типового МП та МК Основні вузли МП-ра та МК-ра. Призначення та характеристика. Відмінність МП-ра від МК-ра. Призначення та характеристики окремих виводів та управляючих сигналів. Підключення до системної шини МПС. Часові співвідношення у МП-рі та МК-рі. Поняття: такт, командний цикл, машинний цикл. Оцінка часу виконання окремих команд та програм. Література: [3, розділ 1, 1.6, 58..76] Завдання на СРС. Структура мікроконтролера AT89C51. |
| 4 | Тема 2.1. Місце керуючої програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК Тема 2.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів Тема 2.3. Способи адресації операндів Тема 2.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів Лекція 4. Місце керуючої програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК Місце та роль управляючої програми у роботі МПС. Послідовність розробки робочої управляючої програми. Програмна модель МП-ра та МК-ра та її відмінність від структурної схеми. Література: [4, розділ 2, 2.1, стор 83..92] Завдання на СРС. Програмна модель мікроконтролера. |
| 5 | Лекція 5. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів Мова Асемблера (МА) – мова програмування низького рівня (машинно – орієнтована мова). Особливості написання программ на МА. Системи команд МП-в та МК-в та їх характеристика: мнемоніка команди, код операції (КОП), операнди, коментар, формати команд та даних, вплив окремих команд на прапорці, час виконання команд, розміщення в пам''яті. Література: [5, розділ 2, 2.2, 2.3, стор 92..105] Завдання на СРС. Мова Асемблера (МА) – мова програмування низького рівня (машинно – орієнтована мова). Особливості написання программ на МА мікропроцесора іх86. |
| 6 | Лекція 6. Способи адресації операндів Визначення понять: операнд та способ адресації. Основні способи адресації, які використовуються у МПС: неявна, регістрова; безпосередня; пряма; непряма; базова; індексна; базово-індексна; базово-індексна із зміщенням; стекова; відносна; строкова; портів вводу – виводу. Література: [6, розділ 2, 2.2, 2.3, стор 105..128] Завдання на СРС. Способи адресації операндів мікроконтролера AT89C51. |
| 7 | Лекція 7. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів Класифікація команд МП-в за призначенням: пересилки; обмін; робота із стеком; завантаження; робота з портами; арифметичні. Класифікація команд МК-в за призначенням: логічні; зсуви; порівняння; організація циклів; робота із рядками; передача управління; виклик та повернення із підпрограм; робота з окремими бітами; робота з портами; управління процесом та інші. Література: [7, розділ 8, 2.4, стор 129..180] Завдання на СРС. Характеристика команд мікроконтролера AT89C51. Характеристика команд мікроконтролера МК51. |
| 8 | Тема 3.1. Характеристика підсистеми переривань Тема 3.2. Організація підсистеми переривань мікропроцесора Тема 3.3. Організація підсистеми переривань мікроконтролера Лекція 8. Характеристика підсистеми переривань. Організація підсистеми переривань мікропроцесора Організація системи переривань однокристального МП-ра. Види переривань: зовнішні, унутрішні, апаратні, програмні, програмно – апаратні , масковані, немасковані. Визначення адреси підпрограми обробки переривань. Маскування та призначення приорітетів. Приклади підсистем переривань у МП-рі та МК-рі. Література: [8, розділ 3, 3.1, 3.2 стор 185..187] Завдання на СРС. Програмування підсистеми переривань мікропроцесора i8086. |
| 9 | Лекція 9. Організація підсистеми переривань мікроконтролера Організація системи переривань МК-ра. Види переривань. Визначення адреси підпрограми обробки переривань. Література: [9, розділ 3, 3.3 стор 187..195] Завдання на СРС. Програмування системи переривань мікроконтролера МК51. |
| 10 | Тема 4.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій у МПС та їх порівняльна характеристика Тема 4.2. Використання таймерів/лічильників мікроконтролерів Тема 4.3. Застосування для формування інтервалів часу мікросхем програмованих таймерів Лекція 10. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій у МПС та їх порівняльна характеристика. Використання таймерів/лічильників мікроконтролерів Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій у МПС та їх порівняльна характеристика. Особливості застосування для формування інтервалів часу таймерів/лічильників, вбудованих у МК-р. Література: [10, розділ 4, 4.1-4.2, 4.5 стор 200..219, 231] Завдання на СРС. Архітектура модуля таймерів/лічильників мікроконтролера МК51. |
| 11 | Лекція 11. Застосування для формування інтервалів часу мікросхем програмованих таймерів Особливості застосування для формування інтервалів часу та підрахунку зовнішніх подій окремих мікросхем програмованих таймерів. Література: [11, розділ 4, 4.3, 4.5 стор 231..240] Завдання на СРС. Підключення мікросхем програмованих таймерів до системної шини. |
| 12 | Тема 5.1. Класифікація пам’яті та основні характеристики пам’яті Тема 5.2. Фізична та логічна організація пам’яті Тема 5.3. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора типу і8086 Тема 5.4. Організація пам’яті типового мікроконтролера типу АТ89С51 Лекція 12. Класифікація пам’яті та основні характеристики пам’яті. Фізична та логічна організація пам’яті Призначення та місце модуля пам’яті МПС. Поняття: основна, зовнішня та резидентна пам’ять; статична та динамічна пам’ять; оперативний (ОЗП) та постійний (ПЗП) запам’ятовуючий пристрої. Основні характеристики пам’яті: об’єм, розрядність, швидкодія, енергоспоживання, габарити, вартість, технологія виготовлення та програмування та ін. Адресація комірок пам’яті мікросхем: одномірна та двомірна адресація з використанням мультиплексорів та дешифраторів. Література: [12, розділ 5, 5.2, стор 245… 249, 256…258] Завдання на СРС. Логічна організація пам'яті мікропроцесора іх86. |
| 13 | Лекція 13. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора типу і8086 Загальна характеристика. Вибір типу сегмента пам’яті під час обчислення фізичної адреси. Склад та організація адресних просторів пам’яті МП і8086. Розподіл пам’яті на банки. Структурна схема модуля пам’яті МПС на основі МП і8086. Література: [13, розділ 5, 5.13, стор 262… 269] Завдання на СРС. Функціональна схема модуля пам’яті МПС на основі МП-ра і8086. особливий режим роботи пам’яті МК-ра. |
| 14 | Лекція 14. Організація пам’яті типового мікроконтролера типу АТ89С51 Загальна характеристика. пам’ять програм, внутрішня пам’ять даних, зовнішня пам’ять даних. Особливий режим роботи пам’яті МК. Література: [14, розділ 5, 5.14, стор 269… 277] Завдання на СРС. Функціональна схема модуля пам’яті МПС на основі МК-ра АТ89С51. особливий режим роботи пам’яті МК-ра |
| 15 | Тема 6.1. Способи обміну даними між зовнішніми пристроями і мікропроцесорною системою Тема 6.2. Використання паралельних портів введення/виведення мікроконтролерів. Тема 6.3. Програмування модуля введення/виведення Тема 6.4. Використання послідовного асинхронного інтерфейсу мікроконтролерів для введення/виведення інформації Лекція 15. Способи обміну даними між зовнішніми пристроями і мікропроцесорною системою Призначення та місце пристроїв введення/виведення (ПВВ) даних у МПС. Резидентна та зовнішня системи введення/виведення даних МП-в та МК-в. Паралельне та послідовне введення/виведення. Література: [15, розділ 6, 6.3, стор 281…285] Завдання на СРС. Використання паралельних портів введення/виведення мікроконтролерів АТ89С51. |
| 16 | Лекція 16. Використання паралельних портів введення/виведення мікроконтролерів. Програмування модуля введення/виведення Двонаправлені порти введення/виведення, які програмуються. Використання паралельних портів введення/виведення. Обмін даними у МПС під керуванням програми та за перериваннями. Підключення ПВВ до системної шини та зовнішніх пристроїв. Управляючі слова, слова стану інтерфейса та їх формати. Способи адресації зовнішніх пристроїв. Команди введення/виведення. Література: [16, розділ 6, 6.7, 6.8, стор 289…306] Завдання на СРС. Використання паралельних портів мікроконтролера АТ89С51 у різних режимах. |
| 17 | Лекція 17. Використання послідовного асинхронного інтерфейсу мікроконтролерів для введення/виведення інформації Склад та характеристики окремих складових частин послідовного інтерфейсу. Робота послідовного порту. Робота послідовного порту в режимі 0. Передавання/приймання в режимі 0. Робота послідовного порту в режимі 1. Передавання/приймання в режимі 1. Робота послідовного порту в режимах 2 і 3. Швидкість передавання-приймання даних через послідовний порт. Література: [17, розділ 6, 6.9, стор 306…312] Завдання на СРС. Робота послідовного порту мікроконтролера АТ89С51 у різних режимах. Синхронні інтерфейси. |
| 18 | Тема 7.1. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МПС Тема 7.2. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з МПС Тема 7.3. Зв’язок МП/МК з модемом Лекція 18. Зв’язок МП та МК з аналоговим об’єктом керування та модемом Особливості введення/виведення аналогової інформації у МПС. Апаратна реалізація модуля АЦП-ЦАП. Програмування введення/виведення аналогової інформації. Література: [18, розділ 7, 7.2…2.4, стор 307…312] Завдання на СРС. Опис роботи паралельного 4-х розрядного АЦП. |
**
**
Лабораторні заняття
| № з/п | Назва лабораторних робіт | Кількість ауд. годин |
|---|---|---|
| 1 | Дослідження архітектури типового МП-ра та МК-ра. | 2 |
| 2 | Дослідження команд пересилок, обміну та роботи із стеком. | 2 |
| 3 | Дослідження арифметичних та логічних команд. | 2 |
| 4 | Дослідження команд порівняння, зсувів та організації циклів. | 2 |
| 5 | Дослідження команд роботи з рядками даних та окремими бітами. | 2 |
| 6 | Дослідження команд передачі управління, виклику та повернення із підпрограм. | 2 |
| 7 | Способи адресації операндів Моделювання модуля ШІМ МК |
4 |
| 8 | Моделювання модуля УАПП МК | 2 |
| 9 | Моделювання пристрою керування кроковим двигуном | 2 |
Самостійна робота студента
|
Назва тем, що виноситься на самостійне опрацювання | Кількість годин СРС |
|---|---|---|
| 1 | Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки. | 2 |
| 2 | Тема 1.2. Структурна, функціональна схеми мікропроцесорної системи та характеристика окремих модулів МПС. | 2 |
| 3 | Тема 1.3. Структура типового МП та МК. | 2 |
| 4 | Тема 2.1. Місце керуючої програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК. | 2 |
| 5 | Тема 2.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів. | 2 |
| 6 | Тема 2.3. Способи адресації операндів. | 4 |
| 7 | Тема 2.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів. | 6 |
| 8 | Тема 3.1. Характеристика підсистеми переривань. | 2 |
| 9 | Тема 3.2. Організація підсистеми переривань мікропроцесора. | 2 |
| 10 | Тема 3.3. Організація підсистеми переривань мікроконтролера. | 2 |
| 11 | Тема 4.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій у МПС та їх порівняльна характеристика. | 2 |
| 12 | Тема 4.2. Використання таймерів/лічильників мікроконтролерів. | 2 |
| 13 | Тема 4.3. Застосування для формування інтервалів часу мікросхем програмованих таймерів. | 2 |
| 15 | Тема 5.1. Класифікація пам’яті та основні характеристики пам’яті. | 2 |
| 16 | Тема 5.2. Фізична та логічна організація пам’яті. | 2 |
| 17 | Тема 5.3. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора типу і8086. | 2 |
| 18 | Тема 5.4. Організація пам’яті типового мікроконтролера типу AT89C51 | 2 |
| 19 | Тема 6.1. Способи обміну даними між зовнішніми пристроями і мікропроцесорною системою. | 2 |
| 20 | Тема 6.2. Використання паралельних портів введення/виведення мікроконтролерів. | 2 |
| 21 | Тема 6.3. Програмування модуля введення/виведення. | 2 |
| 22 | Тема 6.4. Використання послідовного асинхронного інтерфейсу мікроконтролерів для введення/виведення інформації. | 2 |
| 23 | Тема 7.1. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МПС | 2 |
| 24 | Тема 7.2. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з МПС | 2 |
| 25 | Тема 7.3. Зв’язок МП/МК з модемом | 2 |
| 26 | Модульна контрольна робота | 5 |
| 27 | Підготовка до заліку | 7 |
| 28 | Всього | 66 |
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 на більше 10;
штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторної роботи. Кількість штрафних балів на більше 10.
8. Рейтингова система оцінювання результатів навчання
Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:
виконання та захист 9 лабораторних робіт;
виконання модульної контрольної роботи (МКР).
Система рейтингових (вагових) балів та критерії оцінювання
1. Лабораторні роботи (Rл)
Ваговий бал – 8. Максимальна кількість балів за всі лабораторні роботи дорівнює:
8 балів х 9 робіт = 72 бали.
Рівень підготовки до лабораторної роботи оцінюється до 2 балів (вхідний контроль підготовки до роботи).
Захист роботи до 4 бали.
Оформлення роботи – 1 бал.
2. Модульний контроль (Rм)
Ваговий бал – 28.
Критерії оцінювання:
- Виконання лабораторних робіт.
‘відмінно’ - своєчасно та на високому рівні захищена теоретична та дослідницька частини лабораторної роботи - 8 балів;
‘добре’ - не достатній рівень захисту однієї з частин лабораторної роботи-6 балів;
‘ задовільно’ - низький рівень захисту теоретичної або дослідницької частини лабораторної роботи – 4 бали.
- Модульна контрольна робота:
‘відмінно’, повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 28 балів;
‘добре’, достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними неточностями –26 балів;
‘задовільно’, неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 24 бали;
‘незадовільно’, незадовільна відповідь (не відповідає вимогам на ‘задовільно’) – 0 балів.
Штрафні ( rs) бали нараховуються за:
недопуск до лабораторної роботи у зв’язку з незадовільним вхідним
контролем –1 бал;
несвоєчасний захист лабораторної роботи - 1 бал;
- несвоєчасний захист МКР ……………………………………………. – 5 балів.
Заохочувальні (rs) бали від 4 до 8 нараховуються за:
- модернізація лабораторних робіт;
- виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни та інше.
Розрахунок шкали (R) рейтингу:
Сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:
R = = Rл +RМ += 72+28 = 100 балів.
Необхідною умовою допуску до заліку є:
зарахування всіх лабораторних робіт;
виконання МКР.
Проведення атестацій.
За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів «ідеальний студент» має набрати 40 балів. На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 20 балів.
За результатами 13 тижнів навчальної роботи «ідеальний студент» має набрати 60 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 30 балів.
Студенти, які протягом семестру набрали менше 0,6R = 0,6 х 100 = 60 балів, до заліку не допускаються, отримують оцінку F (незадовільно) і повинні виконувати залікову контрольну роботу.
Студенти, які протягом семестру набрали необхідну кількість балів (RD ≥ 0,6R = = 0,6 х 100 = 60 балів) мають можливість:
отримати залікову оцінку «автоматом» відповідно до набраного рейтингу (таблиця 1);
виконувати залікову контрольну роботу з метою підвищення оцінки;
у разі отримання оцінки, більшої ніж «автоматом» з рейтингу, студент отримує оцінку за результатами залікової контрольної роботи;
якщо за результатами залікової контрольної роботи студент отримує оцінку нижче, ніж отриману «автоматом», то попередній рейтинг студента з дисципліни скасовується і він отримує оцінку тільки за результатами залікової контрольної роботи.
Проведення залікової контрольної роботи для підвищення рейтингу студента.
Студенти, які наприкінці семестру мають рейтинг менше 60 балів, а також ті, хто хоче підвищити оцінку, виконують комплексну залікову контрольну роботу.
Завдання на роботу
Згідно завданню розробити, навести та описати робочу модель модуля УАПП мікроконтролера АТ89С51 в пакеті PROTEUS 8.5.
Навести схему алгоритму роботи та керуючу програму мовою Асемблер.
Обгрунтувати, що отримана швидкість обміну відповідає завданню.
Навести ASCII – код символа, який передав Virtual Terminal.
Навести всі додаткові розрахунки та пояснення.
Контрольна робота оцінюється максимум 100 балів:
«відмінно», повна відповідь (95 – 100 балів);
«добре», достатньо повна відповідь, або повна відповідь з незначними неточностями (75 - 84);
«задовільно», неповна відповідь та незначні помилки (65 - 74);
«незадовільно», незадовільна відповідь (не відповідає вимогам на «задовільно»).
Сума балів переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею 1.
Таблиця 1 – Переведення суми балів до залікової оцінки
Бали R=+ |
Оцінка ECTS | Традиційна оцінка |
|---|---|---|
| 95 – 100 | А | Зараховано |
| 85 - 94 | В | |
| 75 - 84 | С | |
| 65 - 74 | D | |
| 60 - 64 | Е | |
| R < 60 | Fx | Не зараховано |
| Не захищені всі ЛР та модульна КР | F | не допущено |
На рисунку 1 наведено схему функціонування рейтингової системи оцінювання (РСО), для отримання заліка.
Рисунок 1 – Схема функціонування рейтингової системи оцінювання (РСО), для
отримання заліка.
9. Методичні рекомендації
Головна ідея вивчення матеріалу кредитного модуля «Мікропроцесорні системи» полягає у дотриманні логічного ланцюга викладення теоретичного матеріалу, а саме «основні поняття –програмування – периферійні модулі МПС». Крім того, кожна тема модуля після викладення теоретичного матеріалу повинна закінчуватись розглядом конкретних питань та завдань для самоконтролю.
10. Інформаційні ресурси
Методичні матеріали дисципліни «МП та МК системи» 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 АУТС (протокол № 1 від 27.08.2020 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 1 від 02.09.2020 р.)
Додаток 1
Контрольні роботи
Під час вивчення дисципліни, студентам денної форми пропонується виконати і захистити модульну контрольну роботу (МКР).
Для студентів денної форми МКР складається із чотирьох завдань:
Перше завдання. Зміст завдання:
Навести команду мікропроцесора іх86 та сформувати 8-розрядне число (data = 8 біт), за допомогою якого задані біти акумулятора AL можна проінвертувати . Інші біти AL залишити без змін. Відповідь пояснити. При поясненні операнди представити 8-розрядними числами (розряди AL представити іксами) та порозрядно виконати відповідну логічну операцію.
Друге завдання. Зміст завдання:
Сформувати у двійковому та 16-ковому кодах 20-розрядну фізичну адресу входу в таблицю адрес переривагь МПС на основі МП-ра іх86, якщо номер (тип) переривання дорівнює заданому значенню. Відповідь пояснити.
Третє завдання. Зміст завдання:
Виконати функцію АЛП МП-ра iх86 та отримати результат виконання команди SBB AL,data8, якщо перед виконанням команди операнди, які являють собою числа зі знаком мають відповідні значення: AL = …, data8 = …, CF = .. Відповідь пояснити. При поясненні операнди представити як двійкові числа зі знаком та виконати віднімання. Результат навести у двійковому та десятковому кодах зі знаком.
Четверти завдання. Зміст завдання
Для наведеної нижче команди мікроконтроллера МК51виконати наступне:
Записати коментар до команди.
Назвати способи адресації операндів.
Визначити довжину команди у байтах.
Визначити час виконання команди, якщо тактова частота дорівнює
fT =12МГц.
Розмістити команду у пам‘яті програм, якщо PCпочаткове = 0010H.
Визначити вплив на прапорці.
**
**
Додаток 2
Перелік теоретичних питань на залік по першій частині курсу
Поясніть відмінність структури МП-ра від структури МК-ра.
Наведіть приклади структур гіпотетичних МПС та опишіть їх.
Поясніть терміни: довжина слова даних; кількість адресованих комірок пам’яті; швидкодія МП-ра / МК-ра.
Наведіть модульну структуру МПС та поясніть її.
Наведіть структуру модуля МП-ра та дайте відповідні пояснення.
Дайте характеристику СШ МПС.
Наведіть структуру МП-ра i8086 та поясніть її.
Наведіть структуру МК-ра типу МК-51 та поясніть її.
Призначення регістра прапорців. Навести приклади.
10) Опишіть програмну модель МП-ра i8086.
11) Поясніть терміни: мнемоніка команди; мнемокод; КОП; машинний код; операнди.
12) Поясніть формати команд та даних МП-ра i8086.
13) Як розрахувати час виконання окремих команд у МП-рі i8086.
14) Поясніть формати постбайта МП-ра i8086.
15) Наведіть приклади та поясніть способи адресації операндів у МП-рі i8086.
16) Поясніть та наведіть приклади використання префікса заміни сегментів у МП-рі i8086.
17) Як у МП-рі i8086 адресуються комірки пам’яті на логічному та фізичному рівнях. Наведіть приклади.
18) Дайте характеристику системи переривань МП-ра i8086.
19) Наведіть та поясніть способи формування інтервалів часу та підрахунку зовнішніх подій у МПС.
20) Наведіть та поясніть режими, в яких можуть працювати таймери сучасних МК-в.
21) Поясніть призначення та роботу модуля пам’яті у МПС.
22) Поясніть терміни: ПЗП, ОЗП, FLASH, EEPROM, енергонезалежна та енергозалежна пам’ять, статична та динамічна пам'ять.
23) Поясніть логічну та фізичну організацію пам’яті у МПС на базі МП-ра i8086.
24) Поясніть призначення та організацію стека у МПС на базі МП-ра i8086.
25) Наведіть та поясніть функціональну схему модуля пам’яті.
26) Поясніть призначення та роботу модуля введення/виведення МПС.
27) Поясніть відмінність та основні властивості паралельного та послідовного обміну даними у МПС.
28) Поясніть підключення до системної шини таймера ВИ53 та ППІ ВВ 55.
29) Поясніть особливості обміну даними у МПС під керуванням програми та за перериваннями.
30) Поясніть особливості програмування таймера ВИ53 та ППІ ВВ 55.
31) Поясніть призначення та наведіть приклади використання модулів АЦП-ЦАП у МПС.
32) Призначення ПВЗ у МПС.
33) Розрахунок АЦП: абсолютна, відносна похибки квантування за рівнем; крок квантування за часом.
34) Розрахунок АЦП на базі мікросхеми К1113ПВ1: похибки; коефіцієнт передачі; максимальна вихідна напруга в залежності від входів АЦП, які використовуються; максимальна частота перетворення.
35) Наведіть та поясніть часові діаграми роботи АЦП К1113ПВ1.
36) Наведіть та поясніть структури: АЦП MAX154; ЦАП MAX506, ЦАП К572ПА1.
37) Поясніть передатну характеристику АЦП MAX154.
38) Розрахунок параметрів ЦАП на базі мікросхем К572ПА1 та MAX506: коефіцієнт передачі; Uвих.max та Uвих.
