ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА. ЧАСТИНА 2. МІКРОПРОЦЕСОРНІ СИСТЕМИ - СИЛАБУС НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

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 2 курс, 4 семестр
Обсяг дисципліни 90 годин (36 годин – Лекції, 18 годин – Лабораторні, 36 годин – СРС)
Семестровий контроль/ контрольні заходи Залік/залікова робота
Розклад занять http://rozklad.kpi.ua/Schedules/ScheduleGroupSelection.aspx
Мова викладання Українська
Інформація про
керівника курсу / викладачів

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

novatski.a@gmail.com,

моб. +38(067)748-57-16

Лабораторні: ст. викладач, Бердник Юрій Михайлович, berdniky@gmail.com,
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 другою частиною дисципліни «Електроніка та мікропроцесорна техніка», яка входить у навчальний план підготовки бакалаврів за освітньою програмою «Інтегровані інформаційні системи» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології».

Метою навчальної дисципліни є формування та закріплення у студентів наступних компетентностей: (КС3) здатність до проектування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення інформаційних систем та технологій, Інтернету речей (ІоТ), комп’ютерно-інтегрованих систем та системної мережної структури, управління ними; (КС15) здатність аналізувати відомі реалізації компонентів нижнього рівня інформаційних систем з урахуванням вимог технологічних та бізнес-процесів, виконувати синтез контролерів, регуляторів, давачів, виконавчих пристроїв, будувати адекватні моделі нижнього рівня ієрархії інформаційних систем та здійснювати їх інтеграцію.

Предмет навчальної дисципліни: цей кредитний модуль забезпечує засвоєння студентами складу, основних характеристик, структури, організації пам’яті, програмної моделі, способів адресації операндів та характеристики команд мікропроцесорних систем на мікроконтролерах сім’ї AVR; основних модулів мікропроцесорних систем: паралельні та послідовні інтерфейси; підсистема переривань; аналоговий компаратор; таймери; аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі, CAN, I2C, SPI і т. ін.; моделювання у пакеті PROTEUS типових пристроїв мікропроцесорних систем.

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна: (ПРН5) аргументувати вибір програмних та технічних засобів для створення інформаційних систем та технологій на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи і експлуатаційних умов; мати навички налагодження та тестування програмних і технічних засобів інформаційних систем та технологій; (ПРН12) застосовувати знання складу, структури, принципів реалізації та функціонування інформаційно-керуючих систем та виконувати розроблення, підтримку та супроводження інформаційних та програмно-технічніх засобів, оцінювати ефективність використання інформаційно-керуючих систем на підприємствах; (ПРН15) демонструвати знання принципів та методів побудови завадостійких кодів, уміння оцінювати кількість інформації, пропускну здатність каналів зв’язку та розробляти програмно-технічні засоби передачі, зберігання та обробки інформації в інтегрованих інформаційних системах; (ПРН17) на базі знання фізики процесів, принципів дії, характеристик та особливостей побудови напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем; архітектури, системи команд, властивостей периферійних засобів мікропроцесорів та мікроконтролерів вміти обирати, розраховувати, програмувати окремі модулі апаратно-програмних комплексів нижнього рівня інтегрованих інформаційних систем; (ПРН21) розуміти знання технології, принципів організації та функціонування ІоТ, вміти проектувати ІоТ-системи, демонструвати знання мікроконтролерів, платформ налаштування, програмування кінцевих пристроїв, створювати вбудоване та серверне програмне забезпечення.

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

Пререквізити: дисципліна «Електроніка та мікропроцесорна техніка», кредитний модуль «Мікропроцесорні системи» базується на навчальних дисциплінах: вища математика; дискретна математика; програмування; фізика; комп’ютерна електроніка.

Постреквізити: дисципліна «Електроніка та мікропроцесорна техніка», кредитний модуль «Мікропроцесорні системи» необхідна для вивчення навчальних дисциплін: технології інтернету речей, інженерія інформаційних систем, моделювання процесів і систем, комп’ютеризовані системи управління, проектування інформаційних систем.

Зміст навчальної дисципліни

Очна форма

Лекційні заняття

Розділ 1. Характеристика мікропроцесорних систем

Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки

Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика

Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи

Тема 1.4. Структурні схеми мікропроцесорів та мікроконтролерів

Розділ 2. Організація пам’яті

Тема 2.1. Особливості архітектури пам’яті МПС

Тема 2.2. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора

Тема 2.3. Організація пам’яті МПС на основі мікроконтролера

Тема 2.4. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті

Розділ 3. Програмування мікропроцесорних систем

Тема 3.1. Місце керувальної програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК

Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів

Тема 3.3. Cпособи адресації операндів

Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів

Розділ 4. Організація підсистеми переривань

Тема 4.1. Особливості архітектури підсистеми переривань МПС

Тема 4.2. Організація підсистеми переривань мікроконтролера

Розділ 5. Архітектура модуля програмованих таймерів

Тема 5.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій

Тема 5.2. Особливості архітектури модуля таймерів мікроконтролерів

Тема 5.3. Архітектура восьмирозрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Тема 5.4. Архітектура 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Тема 5.5. Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера, що керує двигуном постійного струму

Тема 5.6. Моделювання модуля таймера в якості годинника реального часу

Тема 5.7. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу

Розділ 6. Архітектура модуля введення/виведення

Тема 6.1. Особливості архітектури модуля введення/виведення

Тема 6.2. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів

Тема 6.3. Архітектура послідовного інтерфейсу AVR-мікроконтролерів

Розділ 7. Зв’язок МП та МК з аналоговим об’єктом керування та модемом

Тема 7.1. Особливості введення/виведення аналогової інформації

Тема 7.2. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МП/МК

Тема 7.3. Особливості архітектури модуля АЦП в складі AVR-мікроконтролерів

Тема 7.4. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з мікропроцесорних систем

Тема 7.5. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів

Тема 7.6. Зв’язок мікропроцесорів/мікроконтролерів з модемом

Розділ 8. Мікроконтролерні мережі

Тема 8.1. Мережа на базі інтерфейсу I2C (TWI)

Тема 8.2. мережа на базі інтерфейсу SPI

Тема 8.3. Мережа на базі CAN-інтерфейсу

Тема 8.4. Мережа RS-485

Тема 8.5. Мережа 1-WIRE

Розділ 9. Модуль аналогового компаратора

Тема 9.1. Особливості архітектури аналогового компаратора

Тема 9.2. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів

Розділ 10. Спеціальні режими роботи мікроконтролера

Тема 10.1. Тактування AVR-мікроконтролерів.

Тема 10.2. Режим зниженого енергоспоживання AVR-мікроконтролерів

Тема 10.3. Скидання AVR-мікроконтролерів

Тема 10.4. Самопрограмування AVR-мікроконтролерів

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. Дослідження моделі модуля УАПП.

5. Дослідження моделі пристрою керування двигуном постійного струму.

6. Дослідження моделі АЦП.

7. Дослідження моделі цифрового вольтметра.

8. Дослідження моделі послідовного інтерфейсу I2C.

9. Дослідження моделі послідовного інтерфейсу SPI.

Заочна форма

Лекційні заняття

Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки

Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика

Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи

Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів

Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів

Лабораторні заняття

1. Дослідження моделі послідовного порту (інтерфейсу УАПП).

2. Дослідження моделі пристрою керування двигуном постійного струму.

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

  1. 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.

  2. Мікропроцесорні та мікроконтролерні системи : підручник. У 2 ч. Ч. 1. Мікропроцесорні системи [Електронний ресурс] / А. О. Новацький. – Електронні текстові дані (1 файл: 43,8 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, Вид-во «Політехніка», 2019. – 367 с.

  3. 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, 2020. – 460 с.

  4. 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

  5. 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.

  6. Проектування вбудованих систем: Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. освітньої програми «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / А.О. Новацький, В.М. Шимкович; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 34,22 Кбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022.

  7. Комп’ютерна електроніка-3: Мікропроцесорні системи: Апаратні засоби 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”, 2015– 333 c.

Допоміжна література

  1. Навчальний посібник з дисципліни «Проектування мікропроцесорних систем та мереж», розділ «Проектування CAN-мережі» 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”, 2016.

  2. 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.

  3. Сван Т. Освоение Turbo Assembler / Т. Сван. – 2-e изд. – Киев : СПб. : Диалектика, 1996.

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

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

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

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

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Очна форма

Лекційні заняття

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

Розділ 1. Характеристика мікропроцесорних систем

Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки

Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика

Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи

Лекція 1. Основні поняття 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). Функціональна схема гіпотетичної мікропроцесорної системи керування та її опис. Схема алгоритму роботи системи. Розрядність шини даних, адреси та кількість комірок пам’яті, які спроможен адресувати МП-р (МК-р).

Література: [2; 3]

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 ділення. Особливості двійково-десяткової арифметики. Двійково-десятковий код в упакованому та неупакованому форматах

Література: [2; 3; 6]
2

Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи

Тема 1.4. Структурні схеми мікропроцесорів та мікроконтролерів

Лекція 2. Типова локальна мікроконтролерна система керування. Модульна структура мікропроцесорної системи. Структурні схеми мікропроцесора та мікроконтролера.

Структурна схема типової локальної мікроконтролерної системи керування. Призначення та характеристики її основних модулів. Модульна структура мікропроцесорної системи. Характеристика її окремих модулів. Системна шина (СШ), як складова МПС. Структурні схеми типових «інтелоподібних» мікропроцесорів (МП) та мікроконтролерів (МК). Їх порівняльна характеристика. Мікроконтролери сім’ї AVR. Призначення та характеристика окремих вузлів. Структура ядра AVR-мікроконтролерів.

Література: [3, 6]

Завдання на СРС. Опис структури МК АТ89С51.

Література: [2]
3

Розділ 2. Організація пам’яті мікропроцесорних систем

Тема 2.1. Особливості архітектури пам’яті МПС

Тема 2.2. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора

Лекція 3. Особливості архітектури пам’яті МПС. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора.

Призначення та місце модуля пам’яті в МПС. Основна та зовнішня пам’ять. Пам’ять з довільним та послідовним доступом. Енергозалежна та енергонезалежна пам’ять. Статична та динамічна пам’ять. Основні характеристики пам’яті. Фізична та логічна організація пам’яті. Особливості проектування пам’яті великого об’єму. Призначення та організація стека. Режим прямого доступу до пам’яті. Контролер прямого доступу до пам’яті. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора типу і8086. Вибір типу сегмента пам’яті під час обчислення фізичної адреси. Розподіл пам’яті на банки. Структурна схема модуля пам’яті МПС на основі МП і8086.

Література: [3, 5]

Завдання на СРС. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора типу і8080.

Функціональна схема модуля пам’яті МПС на основі МП і8086.

Література: [2, 3, 6]
4

Тема 2.3. Організація пам’яті МПС на основі мікроконтролера

Тема 2.4. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті

Лекція 4. Організація пам’яті МПС на основі мікроконтролера. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті.

Загальна характеристика МПС на основі мікроконтролера. Організація пам’яті програм. Організація пам’яті даних. Загальна характеристика пам’яті даних. Статична пам`ять даних. Регістри загального призначення. Стек. Регістри введення/виведення. Формат регістра SREG. Використання зовнішнього ОЗП. Енергонезалежна пам’ять даних EEPROM.

Література: [3, 5, 6]

Завдання на СРС. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті. Сторінкова організація пам’яті програм і даних. Програмування пам’яті за послідовним каналом.

Література: [3, 6]
5

Розділ 3. Програмування мікропроцесорних систем

Тема 3.1. Місце керувальної програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК

Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів

Тема 3.3. Cпособи адресації операндів

Лекція 5. Місце керувальної програми у роботі МПС. Програмна модель МП/МК.

Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів. Cпособи адресації операндів

Місце керувальної програми у роботі МПС. Послідовність розробки робочої керувальної програми. Програмна модель шістнадцятирозрядного мікропроцесора. Програмна модель мікроконтролера. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів. Код операції команди. Мнемоніка команди та мнемокод. Машинний код команди. Операнди. Коментар. Формати команд та даних мікропроцесорів та мікроконтролерів. Довжина команд у байтах і їх розміщення у пам’яті програм. Вплив команд на прапорці. Час виконання команд. Способи адресації операндів шістнадцятирозрядного мікропроцесора: неявна, регістрова, безпосередня, пряма, непряма, базова, індексна, базово-індексна, стекова, відносна, адресація рядків та адресація портів введення/виведення. Формат постбайта та його вплив на обчислення ефективної (виконавчої) адреси EA (ВА). Спосіб адресації операндів і час виконання команд. Способи адресації операндів восьмирозрядного мікроконтролера: неявна; безпосередня; пряма; непряма адресації.

Література: [2, 3]

Завдання на СРС. Програмна модель МП-ра і8080. Підготовка, асемблерування, компонування, налагодження і виконання програми мовою асемблер (МА). Способи адресації операндів мікроконтролера типу МК-51.

Література: [2]
6

Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів

Лекція 6. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів

Команди шістнадцятирозрядного мікропроцесора: пересилання; арифметичні; логічні; зсуву; обробки рядків. Команди восьмирозрядного мікроконтролера: арифметичні операції і команди зсуву: логічні операції; передачі керування; умовного переходу; виклику підпрограм; повернення з підпрограм; пересилання даних; операцій з бітами; керування мікроконтролером; нові команди.

Література: [2, 3]

Завдання на СРС. Команди шістнадцятирозрядного мікропроцесора: безумовних та умовних переходів; організації циклів; виклику і повернення з підпрограм; програмних переривань; керування мікропроцесором; операції з прапорцями; встановлення МП в особливі стани; синхронізації зі співпроцесорами; порожня операція.

Література: [2, 3]
7

Розділ 4. Організація підсистеми переривань

Тема 4.1. Особливості архітектури підсистеми переривань МПС

Тема 4.2. Організація підсистеми переривань мікроконтролера

Лекція 7. Організація підсистеми переривань

Загальні відомості. Види переривань. Особливості обробки зовнішніх переривань. Маскування переривань. Призначення пріоритетів переривань. Визначення адреси підпрограми обробки переривання. Організація підсистеми переривань мікроконтролера. Таблиця векторів переривань. Обробка переривань. Зовнішні переривання AVR-мікроконтролерів. Внутрішні переривання AVR-мікроконтролерів. Особливості використання модуля переривань у мікроконтролерах XMega.

Література: [2, 3]

Завдання на СРС. Організація підсистеми переривань мікроконтролера сімейства МСS-51.

Література: [2]
8

Розділ 5. Архітектура модуля програмованих таймерів

Тема 5.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій

Тема 5.2. Особливості архітектури модуля таймерів мікроконтролерів

Тема 5.3. Архітектура восьмирозрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Тема 5.4. Архітектура 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів

Лекція 8. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій. Особливості архітектури модуля таймерів мікроконтролерів. Архітектура восьмирозрядних та 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів.

Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій. Особливості архітектури модуля таймерів AVR-мікроконтролерів. Попередні дільники таймерів/лічильників. Керування попередніми дільниками. Використання зовнішнього тактового сигналу. Архітектура 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів. Керування тактовим сигналом. Режими роботи: Normal; «Скидання за збігом» (Chop on Timer Coincidence); «Швидкодіючий ШІМ» (Fast PWM); «ШІМ з корекцією фази» (Phase Correct PWM); «ШІМ з корекцією фази та частоти»

(Phase and Frequency Correct PWM).

Література: [2, 3]

Завдання на СРС. Архітектура восьмирозрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів. Структурна схема блоку захоплення. Вартовий таймер.

Література: [3]
9

Тема 5.5. Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера, що керує двигуном постійного струму

Тема 5.6. Моделювання модуля таймера в якості годинника реального часу

Тема 5.7. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу

Лекція 9. Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу.

Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера, що керує двигуном постійного струму. Опис моделі. Програмування таймера мовою Асемблер. Схема алгоритму роботи. Робоча програма мовою С. Моделювання модуля таймера в якості годинника реального часу. Опис моделі. Схема алгоритму роботи. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу. Структурна схема програмованого таймера. Режими роботи. Програмування таймера.

Література: [2, 3, 6]

Завдання на СРС. Робоча програма мовою С для моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера в якості годинника реального часу. Використання мікросхеми програмованого таймера як формувача тактової частоти для послідовного інтерфейсу УСАПП i8251.

Література: [3, 5]
10

Розділ 6. Архітектура модуля введення/виведення

Тема 6.1. Особливості архітектури модуля введення/виведення

Тема 6.2. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів

Лекція 10. Особливості архітектури модуля введення/виведення. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів.

Особливості архітектури модуля введення/виведення. Призначення та місце модуля введення/виведення в МПС. Внутрішня та зовнішня системи введення/виведення МП/МК. Способи обміну даними між зовнішніми пристроями і мікропроцесорною системою. Адресація пристроїв введення/виведення. Підключення ПВВ до системної шини
та зовнішніх пристроїв. Програмування модуля введення/виведення. Режими роботи ППІ. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів. Звернення до паралельних портів введення/виведення. Структура паралельних портів введення/виведення.

Література: [3, 5]

Завдання на СРС. Конфігурування виводів паралельних портів введення/виведення.

Приклад конфігурування одного з паралельних портів мікроконтролера.

Література: [3, 5]
11

Тема 6.3. Архітектура послідовного інтерфейса AVR-мікроконтролерів

Лекція 11. Архітектура послідовного інтерфейса AVR-мікроконтролерів.

Опис структури модулів УАПП/УСАПП. Швидкість прийому/передачі даних. Структурна схема блока синхронізації модуля УСАПП мікроконтролера Mega 128. Формат кадру. Визначення розміру слова даних. Керування контролем парності. Передача та прийом даних. Обмін даними через інтерфейс УСАПП у мікроконтролерній мережі.

Література: [3, 5]

Завдання на СРС. Розрахунок швидкості передачі інформації, тривалості одного біта та часу передачі одного байту. Значення регістра UBRR, що дозволяють отримати стандартні для асинхронного режиму швидкості передачі при використанні деяких резонаторів, а також значення похибок, що отримуються, відносно стандартних швидкостей. Моделювання модуля УСАПП у пакеті PROTEUS.

Література: [3, 5]
12

Розділ 7. Зв’язок МП та МК з аналоговим об’єктом керування та модемом

Тема 7.1. Особливості введення/виведення аналогової інформації

Тема 7.2. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МП/МК

Тема 7.3. Особливості архітектури модуля АЦП у складі AVR-мікроконтролерів

Лекція 12. Особливості введення/виведення аналогової інформації в МПС. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації
у МП/МК. Особливості архітектури модуля АЦП у складі AVR-мікроконтролерів.

Задачі, які треба вирішувати під час проектування модуля АЦП-ЦАП. АЦП послідовного наближення. Апертурна похибка АЦП. Вибір та розрахунок АЦП. Особливості архітектури модуля АЦП в складі AVR-мікроконтролерів. Функціональна схема модуля. Програмування модуля. Формування тактового сигналу. Часові діаграми роботи. Керування вхідним мультиплексором. Збереження результату перетворення. Результат перетворення.

Література: [2, 3]

Завдання на СРС. Моделювання модуля АЦП та цифрового вольтметра у складі мікроконтролера AТmega32.

Література: [3, 5]
13

Тема 7.4. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з мікропроцесорних систем

Тема 7.5. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів

Тема 7.6. Зв’язок мікропроцесорів/мікроконтролерів з модемом

Лекція 13. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з мікропроцесорних систем. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів. Зв’язок мікропроцесорів/мікроконтролерів з модемом.

Призначення модуля ЦАП в МПС. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів. Розрахунок та функціональна схема модуля. Джерела опорної напруги. Режими роботи. Обмеження часових характеристик. Система подій мікроконтролерів XMega. Програмування модуля. Регістри керування. Регістри калібрування. Обмін інформацією між МП/МК і модемом. Структурна схема сполучення МП/МК з модемом за допомогою інтерфейсу RS-232. Універсальний асинхронний послідовний приймач-передавач. Формат даних інтерфейсу RS-232. Пристрій перетворення рівнів. Роз’єм RS-232С.

Література: [3, 5]

Завдання на СРС. Цифро-аналогові перетворювачі з резисторною матрицею (РМ) R-2R із підсумовуванням струмів або підсумовування напруг. Мікросхема ЦАП типу AD7520. Архітектура та розрахунок. Мікросхема ЦАП типу MAX506. Архітектура та розрахунок. Характеристики ЦАП у складі XMega мікроконтролерів AVR.

Література: [3, 5]
14

Розділ 8. Мікроконтролерні мережі

Тема 8.1. Мережа на базі інтерфейсу I2C (TWI)

Тема 8.2. мережа на базі інтерфейсу SPI

Лекція 14. Мережі на базі інтерфейсів I2C (TWI) та SPI.

Види мікроконтролерних мереж. Особливості архітектури інтерфейсу I2C. Модуль I2C мікроконтролерів AVR. Формат адресного пакета. Формат пакета даних. Структурна схема модуля TWI. Формат регістра керування TWCR та опис його розрядів. Формат регістра статусу TWSR та опис його розрядів. Взаємодія прикладної програми з модулем TWI. Режими роботи модуля TWI. Програмування модуля в різних режимах. Комбінування різних режимів. Арбітраж.

Синхронний послідовний периферійний інтерфейс SPI. Загальна характеристика. Опис структурної схеми модуля SPI. Перепризначення режиму роботи виводів модуля SPI. Програмування модуля SPI. З’єднання двох мікроконтролерів (ведучий-ведений) інтерфейсом SPI. Обмін даними між двома мікроконтролерами. Структура SPI-мережі мікроконтролерів. Режими передачі даних SPI-інтерфейсом. Програмування швидкості передачі даних.

Література: [3, 5]

Завдання на СРС. Використання виводу інтерфейсом SPI для вибору активного веденого пристрою. Використання інтерфейсу SPI для програмування пам’яті. Універсальний послідовний інтерфейс USI.

Література: [3, 6]
15

Тема 8.3. Мережа на базі CAN-інтерфейсу

Лекція 15. Мережа на базі CAN-інтерфейсу.

Особливості архітектури CAN-мережі. Основні характеристики CAN-протоколу. Структура повідомлень CAN-мережі. Формати кадрів: Data Frame – кадр даних; Remote Frame – кадр запиту даних; Error Frame – кадр помилки; Overload Frame – кадр перевантаження. CAN-модуль AVR-мікроконтролера. Структура CAN-модуля. Організація керуючих регістрів. Режими роботи. Структура блоку фільтрації. Структура переривань від CAN-модуля. Структура блоку CAN-таймера. Обробка помилок. Бітова синхронізація.

Література: [3, 6, 8]

Завдання на СРС. Приклад програмування швидкості обміну інформацією

CAN-мережею. Фізичний рівень CAN-протоколу.

Література: [3, 5, 8]
16

Тема 8.4. Мережа RS-485

Тема 8.5. Мережа 1-WIRE

Лекція 16. Мережі RS-485 та 1-WIRE

Особливості архітектури мережі RS-485. Кількість вузлів. Швидкість та дальність. Протоколи та роз’єми. Підключення інтерфейсів RS-485 до локальної мережі. Рівні сигналів в мережі. Зсув на сигнальних ланцюгах. Реалізація інтерфейсу RS-485. Сполучення мікропроцесора/мікроконтролера з модемом/комп’ютером за допомогою інтерфейсу RS-232. Особливості архітектури мережі 1-WIRE. Основні характеристики інтерфейсу та мережі 1-WIRE. Фізична реалізація інтерфейсу 1-WIRE. Структурна схема 1-WIRE-мережи.

Література: [3, 9]

Завдання на СРС. Описання універсального асинхронного послідовного програмовуваного приймача-передавача (УАПП) та пристрою перетворення рівнів в складі інтерфейсу RS-232. Розрахунок резисторів захисного зсуву Rзс на сигнальних ланцюгах мережі RS-485.

Література: [3, 5]
17

Тема 8.5. Мережа 1-WIRE

Тема 9.1. Особливості архітектури аналогового компаратора

Тема 9.2. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів

Лекція 17. Характеристика датчика температури. Організація пам’яті датчика DS18B20.

Команди мікроконтролера в мережі 1-WIRE. Особливості архітектури аналогового компаратора.

Структурна схема датчика DS18B20. Організація пам’яті датчика DS18B20. Формат коду датчика температури. Аналогові компаратори на інтегральній мікросхемі операційного підсилювача. Схема формування рівнів. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів. Структура аналогового компаратора (АК). Схема АК, що виконує порівняння двох додатних напруг. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів. Структурна схема аналогового компаратора. Програмування АК.

Література: [3, 6, 9]

Завдання на СРС. Алгоритм підрахунку CRC при обміні мережею 1-WIRE. Описання виконання функціональних команд мікроконтролера в мережі 1-WIRE. Моделювання мережі 1-WIRE. Схема алгоритму роботи моделі та робоча програма мовою С.

Література: [3, 9]
18

Розділ 10. Спеціальні режими роботи мікроконтролера

Тема 10.1. Тактування AVR-мікроконтролерів

Тема 10.2. Режим зниженого енергоспоживання AVR-мікроконтролерів

Тема 10.3. Скидання AVR-мікроконтролерів

Тема 10.4. Самопрограмування AVR-мікроконтролерів

Лекція 18. Формування тактових імпульсів. Режим зниженого енергоспоживання. Скидання мікроконтролера. Самопрограмування.

Структура пристрою синхронізації. Джерела тактового сигналу. SLEEP-режим. Керування режимами зниженого енергоспоживання. Структурна схема підсистеми скидання. Зміна пам’яті програм під час роботи МПС. Керування процесом самопрограмування. Сторінкова організація пам’яті програм. Зміна вмісту пам’яті програм. Схеми алгоритмів оновлення Flash-пам’яті.

Література: [2, 3, 6]

Завдання на СРС. Керування тактовою частотою. Визначення події, в результаті якої відбулося скидання пристрою. Особливості окремих режимів зниженого енергозбереження.

Література: [2, 3, 6]

Лабораторні заняття

№ з/п Назва лабораторних робіт Кількість ауд. годин
1

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

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті AvrStudio: команд пересилання, арифметичних та логічних команд та команд роботи з окремими бітами згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
2

Дослідження команд передачі керування, виклику та повернення із підпрограм.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті AvrStudio: команд передачі керування, виклику та повернення із підпрограм згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
3

Дослідження нових команд МК-рів Mega та Xmega.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті AvrStudio: МК-рів Mega та Xmega згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
4

Дослідження моделі модуля УАПП.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: модуля УАПП згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
5

Дослідження моделі пристрою керування двигуном постійного струму.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: пристрою керування двигуном постійного струму згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
6

Дослідження моделі АЦП.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: моделі АЦП згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
7

Дослідження моделі цифрового вольтметра.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: моделі цифрового вольтметра згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
8

Дослідження моделі послідовного інтерфейсу I2C.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: моделі послідовного інтерфейсу I2C згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
9

Дослідження моделі послідовного інтерфейсу SPI.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: моделі послідовного інтерфейсу SPI згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 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

Розділ 1. Характеристика мікропроцесорних систем

Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки

Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика

Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи

Розділ 3. Програмування мікропроцесорних систем

Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів

Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів

Лекція 1. Особливості архітектури МПС.

Структура гіпотетичної МПСУ та її опис. Функціональна схема мікропроцесорної системи керування. Структурна схема типової локальної мікроконтролерної системи керування. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів. Команди восьмирозрядного мікроконтролера.

Література: [2, 3, 5]

Лабораторні заняття

№ з/п Назва лабораторних робіт Кількість ауд. годин
1

Дослідження моделі послідовного порту (інтерфейсу УАПП).

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: модуля УАПП згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2
2

Дослідження моделі пристрою керування двигуном постійного струму.

Мета роботи – виконати моделювання в пакеті PROTEUS: пристрою керування двигуном постійного струму згідно посібника, порівняти практичні результати з теоретичними.

 2

Самостійна робота студента

Очна форма

№ з/п

 Назва тем, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки 0,5
2 Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика 1
3 Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи 1
4 Тема 1.4. Структурні схеми мікропроцесорів та мікроконтролерів 1
5 Тема 2.1. Особливості архітектури пам’яті МПС 0,5
6 Тема 2.2. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора 1
7 Тема 2.3. Організація пам’яті МПС на основі мікроконтролера 0,5
8 Тема 2.4. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті 1
9 Тема 3.1. Місце керувальної програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК 0,5
10 Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів 1
11 Тема 3.3. Cпособи адресації операндів 0,5
12 Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів 1
13 Тема 4.1. Особливості архітектури підсистеми переривань МПС 0,5
14 Тема 4.2. Організація підсистеми переривань мікроконтролера 1
15 Тема 5.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій 0,5
16 Тема 5.2. Особливості архітектури модуля таймерів мікроконтролерів 0,5
17 Тема 5.3. Архітектура восьмирозрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів 1
18 Тема 5.4. Архітектура 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів 1
19 Тема 5.5. Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера, що керує двигуном постійного струму 1
20 Тема 5.6. Моделювання модуля таймера в якості годинника реального часу 1
21 Тема 5.7. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу 0,5
22 Тема 6.1. Особливості архітектури модуля введення/виведення 0,5
23 Тема 6.2. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів 1
24 Тема 6.3. Архітектура послідовного інтерфейсу AVR-мікроконтролерів 0,5
25 Тема 7.1. Особливості введення/виведення аналогової інформації 0,5
26 Тема 7.2. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МП/МК 1
27 Тема 7.3. Особливості архітектури модуля АЦП в складі AVR-мікро 1
28 Тема 7.4. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з мікропроцесорних систем 0,5
29 Тема 7.5. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів 1
30 Тема 7.6. Зв’язок мікропроцесорів/мікроконтролерів з модемом 1
31

Тема 8.1. Мережа на базі інтерфейсу I2C (TWI)

 1
32 Тема 8.2. мережа на базі інтерфейсу SPI 1
33 Тема 8.3. Мережа на базі CAN-інтерфейсу 1
34 Тема 8.4. Мережа RS-485 1
35 Тема 8.5. Мережа 1-WIRE 1
36 Тема 9.1. Особливості архітектури аналогового компаратора 0,5
37 Тема 9.2. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів 0,5
38 Тема 10.1. Тактування AVR-мікроконтролерів 0,5
39 Тема 10.2. Режим зниженого енергоспоживання AVR-мікроконтролерів 0,5
40 Тема 10.3. Скидання AVR-мікроконтролерів 0,5
41 Тема 10.4. Самопрограмування AVR-мікроконтролерів 1
42 Модульна контрольна робота 2
43 Підготовка до заліку 2
44 Всього 36

Заочна форма

№ з/п

 Назва тем, що виноситься на самостійне опрацювання Кількість годин СРС
1 Тема 1.1. Основні поняття та особливості мікропроцесорної техніки 1
2 Тема 1.2. Тема 1.2. Системи числення, коди та двійкова арифметика 2
3 Тема 1.3. Структурна та функціональна схеми мікропроцесорної системи 2
4 Тема 1.4. Структурні схеми мікропроцесорів та мікроконтролерів 2
5 Тема 2.1. Особливості архітектури пам’яті МПС 1
6 Тема 2.2. Організація пам’яті МПС на основі мікропроцесора 1
7 Тема 2.3. Організація пам’яті МПС на основі мікроконтролера 1
8 Тема 2.4. Програмування FLASH- та EEPROM-пам’яті 1
9 Тема 3.1. Місце керувальної програми у роботі МПС та програмна модель МП/МК 1
10 Тема 3.2. Характеристика команд мікропроцесорів та мікроконтролерів 2
11 Тема 3.3. Cпособи адресації операндів 3
12 Тема 3.4. Команди мікропроцесорів та мікроконтролерів 3
13 Тема 3.4. Детальний опис окремих команд AVR-мікроконтролера. 3
14 Тема 4.1. Особливості архітектури підсистеми переривань МПС 1
15 Тема 4.2. Організація підсистеми переривань мікроконтролера 2
16 Тема 5.1. Способи формування інтервалів часу та підрахунок зовнішніх подій 3
17 Тема 5.2. Особливості архітектури модуля таймерів мікроконтролерів 2
18 Тема 5.3. Архітектура восьмирозрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів 3
19 Тема 5.4. Архітектура 16-розрядних таймерів/лічильників AVR-мікроконтролерів 2
20 Тема 5.5. Моделювання модуля таймера AVR-мікроконтролера, що керує двигуном постійного струму 2
21 Тема 5.6. Моделювання модуля таймера в якості годинника реального часу 3
22 Тема 5.7. Застосування мікросхеми програмованого таймера для формування інтервалів часу 2
23 Тема 6.1. Особливості архітектури модуля введення/виведення 2
24 Тема 6.2. Архітектура паралельних портів введення/виведення AVR-мікроконтролерів 2
25 Тема 6.3. Архітектура послідовного інтерфейсу AVR-мікроконтролерів 2
26 Тема 7.1. Особливості введення/виведення аналогової інформації 2
27 Тема 7.2. Застосування АЦП і ПВЗ під час введення аналогової інформації у МП/МК 1
28 Тема 7.3. Особливості архітектури модуля АЦП в складі AVR-мікроконтролерів 2
29 Тема 7.4. Застосування ЦАП під час виведення цифрової інформації з мікропроцесорних систем 2
30 Тема 7.5. Особливості архітектури модуля ЦАП в складі AVR-мікроконтролерів 2
31 Тема 7.6. Зв’язок мікропроцесорів/мікроконтролерів з модемом 3
31

Тема 8.1. Мережа на базі інтерфейсу I2C (TWI)

 2
32 Тема 8.2. мережа на базі інтерфейсу SPI 2
33 Тема 8.3. Мережа на базі CAN-інтерфейсу 2
34 Тема 8.4. Мережа RS-485 2
35 Тема 8.5. Мережа 1-WIRE 2
36 Тема 9.1. Особливості архітектури аналогового компаратора 2
37 Тема 9.2. Аналоговий компаратор у складі AVR-мікроконтролерів 2
38 Тема 10.1. Тактування AVR-мікроконтролерів 1
39 Тема 10.2. Режим зниженого енергоспоживання AVR-мікроконтролерів 1
40 Тема 10.3. Скидання AVR-мікроконтролерів 1
41 Тема 10.4. Самопрограмування AVR-мікроконтролерів 1
42 Модульна контрольна робота 2
43 Підготовка до заліку 3
44 Всього 84

Модульна контрольна робота

Модульна контрольна робота (МКР) охоплює такі питання з програмування AVR-мікроконтролерів: програмістська модель мікроконтролера AVR; організація пам’яті; формати команд та даних; команди мікроконтролера ті їх характеристика: коментар; довжина в байтах; час виконання; розміщення в пам’яті; способи адресації операндів; типи команд; вплив на прапорці.

МКР складається із двох завдань:

Перше завдання

Зміст завдання: сформувати у двійковому коді безпосередній операнд та назвати логічну команду мікроконтроллера AVR за допомогою якої можливо скинути в нуль/встановити в одиницю/проінвертувати вказані у завданні біти регістра R17, інші біти залишити без змін.

Відповідь подати у вигляді:

; x/y/z=0/1– логічні змінні.

Друге завдання

Зміст завдання: для заданої команди мікроконтролера AVR виконати наступне:

1. Записати коментар до команди.

2. Назвати способи адресації операндів.

3. Визначити довжину команди у байтах.

4. Визначити час виконання команди, якщо тактова частота дорівнює fT =10МГц.

5. Визначити вплив на прапорці.

6. Виконати функцію компілятора, сформувати машинний код команди та розмістити її в пам’яті програм з початкової адреси: PCпоч = $0010.

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-диску 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;

  • політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни;

  • при використанні цифрових засобів зв’язку з викладачем (мобільний зв’язок, електронна пошта, переписка на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.

Рейтингова система оцінювання результатів навчання

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

  1. виконання та захист 9 лабораторних робіт;

  2. 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 5 балів.

Оформлення роботи – 1 бал.

2. Модульний контроль (Rм)

Ваговий бал – 28.

Критерії оцінювання:

  1. Виконання лабораторних робіт.

«відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 8 балів;

«добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи –6 балів;

«задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 4 бали;

«незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 0 балів.

За кожне запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал (але не нижче 1 балу за кожну лабораторну роботу).

Заохочувальні (Rs) бали від 2 до 4 нараховуються за:

  • модернізацію лабораторних робіт;

  • виконання завдань із удосконалення дидактичних матеріалів з дисципліни та інше.

  1. 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.

Міжсесійна атестація

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 27 балів. На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 18 балів.

За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 82 бали. На другій атестації (14-й тиждень).

Розрахунок шкали (R) рейтингу:

Максимальна сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:

R = (9 · Rл) + Rм =9 · 8+28 = 100

Необхідною умовою отримання залікової оцінки (залік) так званим «автоматом» є:

  • зарахування всіх лабораторних робіт;

  • виконання МКР не нижче ніж на оцінку «задовільно».

Сума балів переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею 1.

Таблиця 1 – Переведення суми балів до залікової оцінки

Бали

R = (9 · Rл) + Rм

 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 заліку.

Рисунок 1 – Схема функціонування рейтингової системи оцінювання (РСО), для

отримання заліку

Студенти, які наприкінці семестру мають рейтинг менше 60 балів, але більше ніж 40 балів, а також ті, хто хоче підвищити оцінку, виконують комплексну 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 хочуть підвищити оцінку, виконують залікову контрольну роботу (при цьому набрані у семестрі бали втрачаються).

Завдання на залікову контрольну роботу

  1. Розробити, навести та описати робочу модель модуля УАПП

    мікроконтролера AVR в пакеті PROTEUS 8.6.

  2. Навести схему алгоритму роботи моделі та керувальну програму мовою

    Cі.

  3. Обгрунтувати, що отримана швидкість обміну відповідає завданню.

  4. Навести ASCII-код символу, який передав Virtual Terminal.

  5. Навести всі додаткові розрахунки та пояснення.

Контрольна робота оцінюється максимум 100 балів:

  • «відмінно», повна відповідь;

  • «добре», достатньо повна відповідь, або повна відповідь з незначними неточностями;

  • «задовільно», неповна відповідь та незначні помилки ;

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

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено доцентом кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ, к.т.н., Новацьким Анатолієм Олександровичем

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 16 від 12.06.2024 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 10 від 21.06.2024 р.)

Додаток 1

Перелік теоретичних питань до заліку

  1. Структура та алгоритм роботи типової мікропроцесорної системи керування

  2. Функціональна схема гіпотетичної мікропроцесорної системи керування

  3. Загальна характеристика мікроконтролерів сімейства AVR

  4. Загальна характеристика AVR‑мікроконтролерів сімейства Mega

  5. Характеристики процесора

  6. Характеристики підсистеми введення/виведення

  7. Периферійні пристрої

  8. Архітектура ядра

  9. Цокольовка та опис виводів

  10. Структура типового Mega AVR-мікроконтролера

  11. Організація пам’яті AVR-мікроконтролерів сімейства Mega

  12. Пам’ять програм

  13. Пам’ять даних

  14. Статичний ОЗП (СОЗП)

  15. Регістри загального призначення

  16. Регістри введення/виведення

  17. Використання зовнішнього ОЗП

  18. Енергонезалежна пам'ять даних (EEPROM)

  19. Стек

  20. Регістри введення/виведення моделей ATMEGA 640X/1280X/ 1281X/ 2560X/2561X

  21. Послідовність розробки керуючої програми

  22. Мова асемблера

  23. Програмна модель та її опис

  24. Регістри загального призначення

  25. Регістри введення/виведення

  26. Лічильник команд і виконання програми

  27. Функціонування конвеєра

  28. Затримки в конвеєрі

  29. Лічильник команд

  30. Команди типу «перевірка/пропуск»

  31. Команди умовного переходу

  32. Команди безумовного переходу

  33. Команди виклику підпрограм

  34. Команди повернення з підпрограм

  35. Способи адресації операндів

  36. Неявна адресація

  37. Безпосередня адресація

  38. Пряма адресація

  39. Пряма адресація одного регістра загального призначення

  40. Пряма адресація двох регістрів загального призначення

  41. Пряма адресація регістра введення/виведення

  42. Пряма адресація статичної пам’яті даних (СПД)

  43. Непряма адресація

  44. Проста непряма адресація

  45. Відносна непряма адресація

  46. Непряма адресація з попереднім декрементом (переддекрементом)

  47. Непряма адресація з наступним інкрементом (постінкрементом)

  48. Непряма адресація пам’яті програм

  49. Непряма адресація констант в пам’яті програм

  50. Відносна адресація пам’яті програм

  51. Загальна характеристика команд

  52. Мнемоніка команди та мнемокод

  53. Код операції команди

  54. Машинний код команди

  55. Операнди

  56. Типи (формати) команд

  57. Типи (формати) даних

  58. Довжина команд у байтах та їх розміщення у пам'яті програм

  59. Вплив команд на прапорці

  60. Час виконання команд

  61. Базовий набір команд мікроконтролера

  62. Команди логічних операцій

  63. Команди арифметичних операцій і команди зсуву

  64. Команди операцій з бітами

  65. Команди пересилання даних

  66. Команди передачі керування

  67. Команди керування мікроконтролером

  68. Нові команди AVR- мікроконтролерів

  69. Самопрограмування AVR-мікроконтролерів

  70. Області RWW та NRWW

  71. Прапорець зайнятості секції RWW і його скидання

  72. Функціонування завантажувача

  73. Керування процесом самопрограмування

  74. Зміна вмісту пам’яті програм

  75. Заповнення тимчасового буфера сторінки новим вмістом

  76. Очищення сторінки

  77. Перенесення вмісту тимчасового буфера до пам’яті програм і його зміна

  78. Режим захисту комірок завантажувача та прикладної програми і його зміна

  79. SPM-переривання

  80. Конфлікти EEPROM-пам’яті

  81. Типові процедури оновлення Flash-пам’яті

  82. Режим захисту Flash-пам’яті

  83. Призначення та місце пристроїв введення/виведення даних у мікропроцесорних системах

  84. Паралельне та послідовне введення/виведення

  85. Порти введення/виведення мікроконтролерів сімейства AVR

  86. 16-розрядні таймери/лічильники

  87. Звернення до 16-розрядних регістрів

  88. Керування тактовим сигналом

  89. Режими роботи

  90. Режим Normal

  91. Режим «Скидання за збігом» (Chop on Timer Coincidence)

  92. Режим «Швидкодіючий ШІМ» (Fast PWM)

  93. Режим «ШІМ з корекцією фази» (Phase Correct PWM)

  94. Режим «ШІМ з корекцією фази та частоти» (Phase and Frequency Correct PWM)

  95. Вартовий таймер

  96. Аналого-цифровий перетворювач. Характеристика. Структура. Режими роботи. Часові діаграми. Програмування.

  97. Цифро-аналоговий перетворювач. Характеристика. Структура. Режими роботи. Часові діаграми. Програмування.

  98. Аналоговий компаратор. Характеристика. Структура. Режими роботи. Програмування.

  99. Підсистема переривань. Характеристика. Програмування.

  100. Підсистема скидання.

  101. Режими зниженого енергоспоживання.

  102. Тактовий генератор. Варіанти виконання.

  103. CAN-модуль. Характеристика. Структура. Режими роботи. Часові діаграми. Програмування.