АНАЛІТИЧНА ПРОГРАМА
1. Власник дисципліни: Проф. Хорія-Ніколай Теодореску, b.w.
2. Тип дисципліни: накладено
3. Структура навчальної програми:
Експозиція, бесіда, приклад, демонстраційні програми, вправи, розв’язані задачі, мікропроекти.
5 . Зміст навчальної дисципліни
(Залежно від доступного часу та чуйності та попередніх знань аудиторії власник залишає за собою право зменшити або додати деякі теми, що викладаються.)
§ Презентація архітектур процесорів: Фон Ньюман, Гарвард, модифікований Гарвард та способи налаштування основних процесорних блоків, таких як пам’ять, шини, інтерфейси, ALU - арифметико-логічний блок тощо. Приклади мікроконтролерів
§ Презентація типів наборів інструкцій: CISC, RISC. Приклади мікроконтролерів
§ Презентація архітектури мікроконтролера з серії PIC 16FX. 17YXX, презентація ALU, регістри даних ALU та режим передачі даних між ними, представлення регістрів управління (статус) та набору інструкцій руху (завантаження) в регістри, а також арифметичні інструкції інструкцій видалення на байт і бітовий рівень.
§ Порівняння між архітектурами різних сімейств мікроконтролерів, функцією використання (промислова, комунікаційна, спеціальна) та функцією виробника.
§ Типовий мікроконтролер RISC: сімейство PIC, приклад 16F84. Набір інструкцій для сімейства PIC16XXX.
§ Середовища програмування для мікроконтролерів. MPLAB. Введення, поглиблення та систематизація елементів дизайну підпрограм (процедур, функцій) для обробки сигналів. Презентація прикладів цифрових фільтрів та методів оптимізації алгоритмів для отримання короткого часу обчислень.
§ I/O. Як розробляти та виконувати складні операції для процесора типу RISC, за відсутності конкретних інструкцій для цих операцій.
§ Порти вводу-виводу (блоки вводу/виводу) для прийому зовнішніх сигналів та передачі команд на зовнішні пристрої. Приклади.
§ Пам'ять. Спосіб організації пам'яті в банках, режимів прямої та непрямої адресації місць пам'яті з різних банків. Приклад: PIC
§ Вивчення допоміжних схем для мікроконтролерів
§ Введення та поглиблення типів переривань, операцій, що виконуються мікроконтролером для досягнення переривання, презентація зчитування периферійних пристроїв, конфігураційних регістрів переривань. Порівняння між перериваннями та різними процесорами. Оптимізація роботи в перервах.
§ Таймере. Типи, використання. Приклад: PIC.
§ Програми мікроконтролера. Промислове застосування. Застосування обробки та вимірювання сигналів. "Вбудовані" програми.
Загальна кількість годин курсу. 42 години
Лабораторія №1 Інструкції з охорони праці для студентів. Протипожежні заходи в лабораторіях. Лабораторні правила охорони праці.
Лабораторія No2 Презентація середовища розробки MPLAB TM, що надається Microchip Technologies Inc., створення навичок та вмінь працювати з її меню та вікнами, реалізація першого проекту, що включає файли заголовків * .h, * .inc та * .asm кодові файли, презентація директивні (попередні процесори) рядки та як коментувати код.
Лабораторія No3 Налаштування симулятора в MPLAB. Створення навичок та вмінь працювати з ALU, регістром акумулятора та регістрами пам'яті за допомогою простих інструкцій щодо передачі даних та складання
Лабораторія No4 Перегляд списку розбирання, перегляд програми та пам'яті даних, перегляд вмісту регістрів, запуск програм поетапно.
Лабораторія No5 Синтаксичні елементи написання програми, директиви збірки, представлення способу впливу на стан (прапор C, DC, Z) арифметичних операцій, перенесення, видалення, відповідно обертання (круговий рух через транспортний біт).
Лабораторія No6 Презентація умовних інструкцій щодо прийняття рішень, інструкцій щодо переходу на мітку, реалізація циклу, візуалізація прапорів, що використовуються тестовими інструкціями, усунення несправностей програми, введення точок зупинку, обчислення часу затримки для циклів синхронізації.
Лабораторія № 7-8 Впровадження елементарного цифрового зваженого посередницького фільтра для вікна аналізу, заданого кількістю зразків (порядок фільтрування).
Лабораторія No9 Навчання встановленню штифтів портів як вхідних або вихідних бітів (за допомогою інструкцій з налаштування порту); маніпулювання банками пам'яті шляхом прямої та непрямої адресації (встановлення режиму роботи портів через регістри TRISA та TRISB у банку пам'яті 1.
Лабораторія No10 Використання параметрів у меню середовища розробки MPLAB для налаштування бітів мікроконтролера, вибираючи виводи, до яких застосовуються подразники, тип стимулу та тривалість імпульсу відповідно (для імпульсних стимулів).
Лабораторія №11 Аналіз сигналів, що генеруються за допомогою логічного аналізатора, шляхом візуалізації стану важливих сигналів (входів, виходів, тактових входів).
Лабораторія №12-13 Реалізація мікропроектів, для поглиблення та накопичення засвоєних знань в рамках дисципліни, завантаження машинного коду на мікроконтролери та тестування правильної роботи програм через дошки розробки.
Загальна кількість годин заявки. 28 годин
Мікропроекти (практична тема)
(Мікропроекти нижче пропонуються на вибір. Кожен студент повинен виконати проект як домашнє завдання. Вирішення невеликих проектів буде здійснюватися самостійно, але на попередніх етапах проекту заохочується робота в команді).
1. Розробити та розробити на рівні програм та схем (апаратне та програмне забезпечення) стимулятор для пасивного ослаблення/тренування м’язів, який генеруватиме подразники для чотирьох електродів з чотирма програмами стимуляції. П'ятим електродом буде пасивний електрод (земля). Стимулятор буде виготовлений за допомогою мікроконтролера PIC 16F84 або PIC10F220.
2. Задумати та спроектувати на програмному та схемовому рівні (апаратне та програмне забезпечення) систему з мікроконтролером типу PIC, яка повинна генерувати пісню, що складається з п’яти музичних нот, із заданими частотами, у послідовності f1, f2, f3, пауза, f4, f2 .
3. Потрібно періодично генерувати складну форму сигналу:
6 . Рекомендована бібліографія :
[1]. H.N. Теодореску - " Елементи використання мікроконтролерів ”, Частина I Обробка даних та додатки із системами на базі мікроконтролерів, Друкарня Технічного університету“ Gh. Асачі ”Яссі, 2005 рік
[2]. Гутану, К., Постолаче, М., „Мікропроцесорні системи в автоматичному керуванні процесом”, Том 1, друге видання, Академічне видавництво, Яссі 2001
[3]. Microchip Technology Inc., Посібник з ПОС. http://www.microchip.com/
[4]. Microchip Technology Inc., Примітки до програми, Технічні характеристики програмування для мікроконтролерів PIC16C6/7/9XX OTP. 2001 рік
7 . Матеріальна основа:
§ Мережа з 8 комп’ютерів для розробки програм у середовищі розробки MPLAB TM
§ Осцилографи для перевірки та вимірювання напруг живлення ПІК відповідно сигналів, що генеруються на вихідних штифтах портів.
§ 3 плати розробки ATMEL для мікроконтролерів типу 8051
§ 4 Початковий набір PicKit2 Microchip Inc. Ради з розробки (для серії PIC 16XXX)
§ 1 Система розробки вбудованого налагоджувача MPLAB ICD2 (для серії PIC 18XXX)