Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Standardy komunikacji międzyukładowej w systemach wbudowanych
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
EME-1-518-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikroelektronika w technice i medycynie
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
Żołądź Mirosław (zoladz@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Kościelnik Dariusz (koscieln@agh.edu.pl)
Żołądź Mirosław (zoladz@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Teoretyczne i praktyczne aspekty interfejsów komunikacyjnych wykorzystywanych w systemach wbudowanych.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma podstawową wiedze o budowie interfejsów UART, SPI, I2C,CAN ME1A_W08, ME1A_W13 Zaliczenie laboratorium
M_W002 Ma podstawową wiedze o obsłudze interfejsów UART, SPI, I2C,CAN w programach pisanych dla mikrokontrolerów ME1A_W08, ME1A_W13 Zaliczenie laboratorium
Umiejętności
M_U001 Potrafi wykorzystywać interfejsy UART, SPI, I2C,CAN do komunikacji z prostymi układami peryferyjnymi takimi jak: przetworniki C/A, bramy We/Wy, pamięci nieulotne ME1A_U20 Zaliczenie laboratorium
M_U002 Potrafi tworzyć programy dla mikrokontrolerów wykorzystujące w podstawowy sposób interfejsy UART, SPI, I2C,CAN ME1A_U20 Zaliczenie laboratorium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Ma podstawową wiedze o budowie interfejsów UART, SPI, I2C,CAN + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedze o obsłudze interfejsów UART, SPI, I2C,CAN w programach pisanych dla mikrokontrolerów + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi wykorzystywać interfejsy UART, SPI, I2C,CAN do komunikacji z prostymi układami peryferyjnymi takimi jak: przetworniki C/A, bramy We/Wy, pamięci nieulotne - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi tworzyć programy dla mikrokontrolerów wykorzystujące w podstawowy sposób interfejsy UART, SPI, I2C,CAN - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Magistrala międzyukładowa I2C – Inter-Integrated Circuit

    Metoda przechodzenia ze schematu koncepcyjnego urządzenia na schemat połączeń.
    Struktura połączeń tworzących magistralę I2C.
    Struktura interfejsów transmisyjnych.
    Podstawowy format transmisji.
    Mechanizmy potwierdzania i przerywania transmisji.
    Procedura zmiany kierunku transmisji.
    Sposoby i zasady adresowania węzłów magistrali I2C.
    Praca węzła w trybie sprzętowego Mastera – Hardware Master.
    Mechanizm dopasowywania prędkości transmisji.
    Mechanizm wykrywania i rozstrzygania kolizji – arbitraż.
    Programowa obsługa transmisji na magistrali I2C.
    Pamięci E2PROM z interfejsem magistrali I2C.
    Układ DS1629 – czujnik temperatury, zegar czasu rzeczywistego, pamięć RAM.

  2. Magistrala CAN – Controller Area Network

    Koncepcja systemu zorientowanego na wiadomości, a nie węzły.
    Struktura połączeń tworzących magistralę CAN.
    Kod transmisyjny.
    Struktura interfejsu transmisyjnego.
    Technika nadziewania bitami – bitstuffing.
    Rodzaje ramek transmisyjnych.
    Technika filtrowania wiadomości w odbiorniku.
    Mechanizm wykrywania i rozstrzygania kolizji.
    Błędy rozpoznawane przez nadawcę ramki.
    Błędy rozpoznawane przez pozostałe węzły systemu.
    Reagowanie węzłów na wykryte lub sygnalizowane błędy – system punktów karnych.
    Dozwolone stany węzła sieci CAN.
    Sygnalizowanie potrzeby chwilowego wstrzymania transmisji.
    Segmentacja czasu trwania pojedynczego bitu transmisyjnego.

  3. Magistrala jednoprzewodowa 1-Wire

    Sieci czujników budowane na bazie magistrali 1-Wire.
    Struktura połączeń tworzących magistralę 1-Wire.
    Struktura interfejsów transmisyjnych.
    Układy rodziny iButton.
    Podstawowy format transakcji.
    Identyfikator węzła – Lasered ROM.
    Format słowa transmisyjnego magistrali 1-Wire.
    Bit generowany przez układ Master.
    Szczelina czasowa odczytu bitu z układu Slave.
    Tryby zgłaszania przerwań przez układy Slave magistrali 1-Wire.
    Układ DS1990 – identyfikator ogólnego przeznaczenia.
    Układ DS1991 – klucz z pamięcią NVRAM zabezpieczoną hasłami.
    Układ DS1994 – pamięć NVRAM i system odmierzania czasu i odliczania zdarzeń.
    Bezpośrednie sprzęganie magistrali 1-Wire z portem UART (RS 232).
    Układ DS2480 – interfejs portu UART i magistrali 1-Wire.

  4. Magistrala urządzeń telekomunikacyjnych ST-BUS – Serial Telecom Bus

    Koncepcja interfejsu uniwersalnego dla podzespołów telekomunikacyjnych.
    System synchronizacji hierarchicznej – dwa tryby pracy interfejsów.
    Struktura ramki ST-BUS.
    Przykłady konstruowania bloków sieci ISDN na bazie magistrali ST-BUS.
    Tryby transmisji SPM – Single Port Mode i DPM – Dual Port Mode.
    Tworzenie łańcucha daisy w trybie SPM i DPM.
    Struktury kanałowe przyznawane pojedynczemu układowi w trybie SPM i DPM.
    Matryca komutacyjna współpracująca z magistralami ST-BUS.
    Praca matrycy w trybie komutacji – Switching Mode i komunikatów – Message Mode.
    Programowanie matrycy MT8980.
    Wielomodułowy system centralowy budowany w oparciu o magistralę ST-BUS.
    Technika tworzenia systemów wieloprocesorowych na bazie magistrali ST-BUS.

  5. Interfejs synchroniczny SPI – Serial Peripheral Interface

    Struktura systemu Single-Master i jej rozszerzenie do systemu Multi-Master.
    Typowe struktury interfejsów transmisyjnych magistrali SPI.
    Sposób łączenia układów Master i Slave w konfiguracji 4-przewodowe.
    Format transmisji z zatrzaskującym wiodącym zboczem zegarowym.
    Sposób łączenia układów Master i Slave w konfiguracji 3-przewodowe.
    Format transmisji z przesuwającym wiodącym zboczem zegarowym.
    Definiowane sposoby konfigurowania polaryzacji i fazy zegara transmisyjnego.
    Techniki komunikowania się z układami Slave w trybie pełnego dupleksu.
    Techniki komunikowania się z układami Slave w trybie półdupleksu.
    Komunikowanie się z układami Slave poprzez pojedynczą linię danych.
    System komunikacyjny z pojedynczym układem Master i wieloma układami Slave.
    System komunikacyjny z wieloma układami Master i Slave.
    Przejmowanie kontroli nad magistralą SPI.
    Przykład systemu priorytetów układów Master.
    Programowanie interfejsu SPI w mikrokontrolerach rodziny M68HC08.

  6. Magistrala Microwire

    Struktura systemu Single-Master bez możliwości rozszerzenia do wersji Multi-Master.
    Uproszczona struktura interfejsów transmisyjnych układów Master i Slave.
    Podstawowy sposób łączenia interfejsów transmisyjnych w konfiguracji 3+1-przewodowej.
    Pełna struktura interfejsów magistrali Microwire.
    Format transmisji z zatrzaskującym wiodącym zboczem zegarowym.

  7. Interfejs asynchroniczny SCI – Serial Communication Interface

    Interfejs RS-232C – Recommendet Standard.
    Zestaw sygnałów interfejsu RS-232C.
    Łączenie dwóch terminali w trybie modemu zerowego.
    Poziomy napięć sygnałów transmitujących.
    Typowy sposób realizowania konwertera napięć.
    Format słowa transmisyjnego.
    Proces fazowania asynchronicznego zegara odbiornika.
    Graniczne wartości odchyłki zegara odbiornika.
    Łączenie układów za pośrednictwem interfejsu SCI.
    Programowanie interfejsu SCI w mikrokontrolerach rodziny M68HC908.
    Konfigurowanie układu taktującego pracę nadajnika i odbiornika modułu SCI.
    Dostępne formatu słowa transmisyjnego.
    Błędy sygnalizowane przez odbiornik portu SCI.
    Wykorzystanie magistrali SCI do komunikacji w systemie wieloprocesorowym.
    Transmisja z wyróżnionym słowem adresowym.
    Transmisja z przerwami rozdzielającymi bloki danych.

  8. Bluetooth – bezprzewodowa sieć osobista

    Podstawowe parametry standardu Bluetooth.
    Typowe obszary zastosowań sieci klasy PAN.
    Zasady tworzenia miniaturowych sieci tymczasowych.
    Podstawowa komórka – Piconet i sieć Scaternet.
    Model warstwowy standardu Bluetooth.
    Warstwa fizyczna – rozpraszanie widma metodą FH-SS.
    Wyznaczanie sekwencji przeskoków po częstotliwościach.
    Transmisja ramek jedno- i wieloszczelinowych.
    Pole Access Code ramki transmisyjnej.
    Nagłówek ramki transmisyjnej – Header.
    Transmisja synchroniczna w trybie połączeniowym – SCO.
    Transmisja asynchroniczna – bezpołączeniowa – ACL.
    Rodzaje ramek wykorzystywanych do transmisji w trybie SCO.
    Dostępne rodzaje kodowania korekcyjnego – FEC.
    Rodzaje ramek wykorzystywanych do transmisji w trybie ACL.
    Parametry transmisji symetrycznej i asymetrycznej.
    Ramki sterujące pracą systemu.
    Proces poznawania i przywoływania urządzeń.
    Struktura pola danych ramki FHS.
    Stany pracy terminali sieci Bluetooth.

  9. Systemy lokalizacji globalnej GPS – Global Positioning Systems

    Wyznaczanie współrzędnych geograficznych na podstawie pomiaru kątów elewacji.
    Wyznaczanie współrzędnych na podstawie pomiaru odległości obiektu od satelitów.
    Parametry systemu NAVSTAR – Navigation Satellite Time and Ranging.
    Orbity satelitów systemu NAVSTAR.
    Kanały transmisyjne systemu NAVSTAR.
    Parametry kodów komunikacyjnych.
    Metoda wyznaczania czasu propagacji sygnału.
    Wpływ błędu zegarów satelity i odbiornika.
    Struktura depeszy nawigacyjnej.
    Zawartość almanachu systemu NAVSTAR.
    Środowiskowe źródła błędów systemu NAVSTAR.
    Różnicowy system GPS – Diferential GPS.
    Obszary zastosowań systemu GPS.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Program wykorzystujący interfejs SPI do kontroli przetwornika C/A.
  2. Prosty sterownik programowy interfejsu SPI oraz jego wykozystanie do sterownia przetwornikiem C/A oraz 8-bitową bramą we/wy .
  3. Program wykorzystujący interfejs I2C do kontroli 8-bitowej bramy we/wy.
  4. Sterownik programowy interfejsu I2C oraz jego wykorzystanie do sterownia 8-bitową bramą we/wy oraz pamięcią nieulotną.
  5. Program do komunikacji miedzy mikrokontrolerami z wykorzystaniem interfejsu CAN
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 116 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 60 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa wystawiana na podstawie średniej arytmetycznej ocen z ćwiczeń laboratoryjnych i wykładów (egzamin).
Ocena z laboratorium wyliczana na podstawie ilości zrealizowanych ćwiczeń laboratoryjnych

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu "Metody i Techniki Programowania".
W przypadku jeżeli student nie zaliczył wspomnianych wyżej ćwiczeń na laboratorium przedmiotu "Metody i Techniki Programowania" istnieje możliwość ich dokończenia.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Nie podano zalecanej literatury lub pomocy naukowych.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak