Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Microprocessors application
Course of study:
2017/2018
Code:
EME-1-502-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Wiśniewski Bogusław (bwisniew@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Wiśniewski Bogusław (bwisniew@agh.edu.pl)
dr inż. Szecówka-Wiśniewska Barbara (bawisnie@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i bieżącego śledzenia nowych rozwiązań. ME1A_K01 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
M_K002 ma świadomość wpływu projektowanych rozwiązań na środowisko, ergonomię oraz bezpieczeństwo pracy. ME1A_K03, ME1A_K04, ME1A_K02 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
Skills
M_U001 umie efektywnie wykorzystywać szczegółowe informacje podawane przez producentów mikroprocesorów i mikrokontrolerów, w zakresie analizy i doboru właściwych elementów do danej aplikacji. ME1A_U06, ME1A_U01, ME1A_U05, ME1A_U08 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
M_U002 potrafi dokonać analizy działania danego systemu mikroprocesorowego oraz określić jego własności i możliwości wykorzystania dla danego zastosowania. ME1A_U09, ME1A_U08 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
M_U003 potrafi dokonać rozbudowy systemu o dodatkowe karty funkcjonalne w odniesieniu do istniejącego standardu magistrali. ME1A_U02, ME1A_U09, ME1A_U06, ME1A_U15, ME1A_U01, ME1A_U05 Activity during classes,
Oral answer,
Participation in a discussion
Knowledge
M_W001 dysponuje podstawową wiedzą o budowie mikroprocesora, zna klasyfikacje, podziały, ograniczenia i trendy rozwojowe. ME1A_W08 Test
M_W002 dysponuje aparatem matematycznym, wykorzystywanym w programowaniu mikroprocesorów, w zakresie zapisów binarnych, relacji, operacji dla liczb stało i zmiennoprzecinkowych. Student rozumie język asemblerowy i potrafi się nim posługiwać. ME1A_W08 Test
M_W003 rozumie działanie danego systemu mikroprocesorowego (aplikacji mikrokontrolera), dysponuje wiedzą dotyczącą działania jego poszczególnych komponentów. ME1A_W08 Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i bieżącego śledzenia nowych rozwiązań. + - + - - - - - - - -
M_K002 ma świadomość wpływu projektowanych rozwiązań na środowisko, ergonomię oraz bezpieczeństwo pracy. + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 umie efektywnie wykorzystywać szczegółowe informacje podawane przez producentów mikroprocesorów i mikrokontrolerów, w zakresie analizy i doboru właściwych elementów do danej aplikacji. - - + - - - - - - - -
M_U002 potrafi dokonać analizy działania danego systemu mikroprocesorowego oraz określić jego własności i możliwości wykorzystania dla danego zastosowania. - - + - - - - - - - -
M_U003 potrafi dokonać rozbudowy systemu o dodatkowe karty funkcjonalne w odniesieniu do istniejącego standardu magistrali. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 dysponuje podstawową wiedzą o budowie mikroprocesora, zna klasyfikacje, podziały, ograniczenia i trendy rozwojowe. + - - - - - - - - - -
M_W002 dysponuje aparatem matematycznym, wykorzystywanym w programowaniu mikroprocesorów, w zakresie zapisów binarnych, relacji, operacji dla liczb stało i zmiennoprzecinkowych. Student rozumie język asemblerowy i potrafi się nim posługiwać. + - - - - - - - - - -
M_W003 rozumie działanie danego systemu mikroprocesorowego (aplikacji mikrokontrolera), dysponuje wiedzą dotyczącą działania jego poszczególnych komponentów. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Wykład 30 h

1. Pojęcia podstawowe – 4h
Transformacja automatu w mikroprocesor. Procesory RISC/CISC. Układy statyczne i dynamiczne. Wartości graniczne – częstotliwość, napięcie zasilania. Struktura systemu mikroprocesorowego. Minimalizacja ilości kontaktów z pamięcią – kolejka, pamięć podręczna. Systemy von Neumanna, Harvard, Pseudoharvard.
2. Współpraca mikroprocesora z magistralą – 2h
Asynchroniczna i synchroniczna praca magistrali. Transfer blokowy. Przebiegi czasowe cykli magistrali. Systemy normalnie gotowe i niegotowe. Transfer wielobajtowy. Wyrównanie binarne.
3. Kodowanie instrukcji – 2h
Formaty rozkazów. Zasady przenoszalności programów w przód i wstecz. Poziomy uprzywilejowania – reguły dostępu.
4. Arytmetyka binarna – 2h
Liczby stało i zmiennoprzecinkowe. Kody NB i U2. Reguły ustawiania bitów warunkowych przy działaniach arytmetycznych. Funkcje bitów warunkowych dla wszystkich relacji w kodzie NB i U2.
5. Lista instrukcji – 2h
Rozkazy rozgałęzień. Rozkazy przesunięć i obrotów. Wybrane rozkazy logiczne i arytmetyczne. Arytmetyka BCD.
6. Rejestry mikroprocesora – 2h
Licznik rozkazów. Stronicowanie i segmentacja pamięci. Rejestry ogólnego przeznaczenia, rejestry adresujące i danych (stało i zmiennoprzecinkowe). Tryby adresowania.
7. Organizacja stosu – 2h
Obszar stosu i wskaźnik stosu. Zakresy zastosowań. Operacje na stosie. Zasady zagnieżdżania. Stos wewnętrzny. Stos obsługiwany programowo.
8. Stany wyjątkowe – 4h
Podziały. Obsługa na zasadzie przeglądania. Reguły akceptacji przerwań. Przerwania a stos. Systemy jedno i wielopoziomowe. Programowa indykacja źródła przerwania. Numerowany system przerwań. Systemy z kontrolerem i typu łańcuszkowego. Przerwanie fałszywe i niezainicjowane.
9. Mikrokontrolery – 4h
Pojęcia podstawowe, komponenty wewnętrzne i ich obsługa. Wersje uruchomieniowe i docelowe. Systemy przerwań. Układy COP (zegar czuwania i układ kontroli generatora). Zasady wymienności sprzęt – oprogramowanie.
10. Zastosowania mikrokontrolerów – 6h
Rozszerzanie liczby we/wy w mikrokontrolerze (rejestry przesuwne, układy standardu IIC, SPI i 1-wire). Zasady współpracy z zestykami mechanicznymi (pojedyncze i matryce). Pomiary czasu i generacja przebiegów. Wykorzystanie linii PWM. Struktura typowego programu aplikacyjnego w warunkach czasu rzeczywistego.

Laboratory classes:

1. Programowane interfejsy równoległe pracujące z wykorzystaniem przerwań.
2. Programowane interfejsy czasowe, zegar czasu rzeczywistego.
3. Mikrokontroler – szeregowy port SCI.
4. Mikrokontroler – współpraca z wyświetlaczami siedmiosegmentowymi.
5. Mikrokontroler – współpraca z panelem LCD.
6. Mikrokontroler – sterowanie silnikiem liniowym i krokowym.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 132 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 42 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Preparation for classes 20 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen uzyskanych z egzaminu oraz z ćwiczeń loboratoryjnych, przy czym obydwie muszą być pozytywne.
2. W ocenie z ćwiczeń laboratoryjnych uwzględniane są oceny cząstkowe ze sprawdzianów podczas ćwiczeń laboratoryjnych.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość techniki cyfrowej.
Znajomość układów analogowych współpracujących z mikrokontrolerami.
Znajomość zasad tworzenia algorytmów.

Recommended literature and teaching resources:

1. strona firmowa www.freescale.com
2. strona firmowa www.intel.com
3. strona firmowa www.arm.com
4. P. Metzger: Anatomia PC, Helion, Gliwice 2009.
5. H. Kriedl: Mikrokontrolery 68HC08 w praktyce, BTC, Warszawa 2005.
6. W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion, Gliwice 1994.
7. K. Paprocki: Mikrokontrolery STM32 w praktyce, BTC, Warszawa 2009.
8. L. Bryndza: Mikrokontrolery z rdzeniem ARM7, BTC, Warszawa 2007.
9. Z. Hajduk: Mikrokontrolery w systemach zdalnego sterowania, BTC, Warszawa 2005.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None