Predavatelj: doc. dr. Marko Jankovec

^

Obvestila

To je spletna stran predmeta, ki se ne osvežuje več.

Vse aktualne vsebine so prenešene na e-cho.

^

O predmetu

Predmet razvija sposobnosti za razumevanje uporabe mikrokrmilnikov v elektronskih sistemih. Razvija tudi sposobnost integracije mikrokrmilnikov z različnimi perifernimi enotami in nudi potrebne izkušnje za programiranje in odpravljanje napak pri delu s periferijo v različnih aplikacijah. Poudarek je na praktični uporabi mikrokrmilnikov v ciljnih aplikacijah, kjer se še posebej osredotočimo na lastnosti, načini uporabe in priključitev perifernih enot s stališča elektronike. Vsebina predmeta OME se v tretjem letniku nadgradi pri predmetu Vgrajeni sistemi.

Predstavitev predmeta (pdf).

Podrobnejša vsebina

  • Uvod in stanje tehnologije.
  • Zasnova mikroprocesorskega sistema in načini realizacije.
  • Načrtovanje: definiranje specifikacij, izbira mikroprocesorja in periferije.
  • Arhitektura malih mikroprocesorjev. Zgradba in arhitektura jedra.
  • Periferne enote malih mikrokontrolerjev.
  • Registri portov in elektronska zgradba digitalnih I/O portov.
  • Časovniki in števci s CCP, PWM.
  • Analogna vezja: komparator in referenca, A/D pretvornik.
  • Nadzorna vezja in nadzor napajalne napetosti.
  • Prekinitve in servisiranje prekinitev.
  • Proženje, detektiranje in servisiranje zunanjih prekinitev.
  • Prenosi podatkov: paralelni in serijski prenos, takt in sinhronizacija. Asinhroni in sinhroni prenosi.
  • Električne lastnosti komunikacij, potek signalov pri sprejemu in oddaji, kabli in priključki.
  • Elektronska vezja za podporo komunikacijam.
  • Načrtovanje in realizacija mikroprocesorskega vezja. Strategije načrtovanja tiskanih vezij za mikroprocesorske sisteme.
  • Testiranje sistema: električno in programsko testiranje. Mehanizmi, odkrivanje in analiza napak. Sestava testov in funkcionalno testiranje.

Laboratorijske vaje potekajo v Laboratoriju za aplikativno elektroniko, kjer je 16 sodobno opremljenih delovnih mest za individualno delo na mikrokrmilniških razvojnih sistemih. Laboratorijske vaje so razdeljene na 10 sklopov, v okviru katerih študent zgradi mikrokrmilniški sistem od spodaj navzgor. Pri vsaki vaji spozna in uporabi en del periferije mikrokrmilnika in tako postopoma gradi mikrokrmilniški sistem s ciljem končne aplikacije - preprostega sistema za zajemanje analognih signalov s prenosom na PC prek USB vodila. Študentom nudim možnost, da v okviru prve laboratorijske vaje zgradi lasten mikrokrmilniški razvojni komplet za domačo uporabo, ki ga sicer uporabljamo na laboratorijskih vajah.

Preverjanje znanja:

  • Znanje teorije iz mikrokrmilniških sistemov in periferije preverjamo s pomočjo spletnega vprašalnika, ki ga kandidati izpolnijo na pisnem delu izpita. Pozitiven rezultat teoretičnega dela izpita je pogoj za pristop k ustnemu izpitu, kjer študentje predstavijo projekt.
  • Ustni izpit, kjer študent predstavi projekt, ki ga je zgradil v okviru vsebine laboratorijskih vaj ali doma nadgradil z dodatno funkcionalnostjo.

^

Gradiva

Gradiva s predavanj:


1. Uvod, tehnologije digitalnih vezij 

2. Arhitekture mikroprocesorjev

 3. Arhitektura AVR

4. I/O linije

  • ATmega324 podatkovni list - poglavje 14.
  • Programming and customising the AVR microcontroller, poglavje 3.8.
  • Introduction to Microcontrollers, poglavje 2.3.
  • Primeri

5. Sistemi za podporo in kontrolo delovanja

  • ATmega324 podatkovni list - poglavja 9, 11, 24, 25, 26, 27.
  • Programming and customising the AVR microcontroller, poglavje 3.13, 5.2, 5.3
  • Introduction to Microcontrollers, poglavje 2.7.1., 2.7.3

6. Prekinitve

  • ATmega324 podatkovni list -poglavja 7.5, 7.7 in 12.
  • Programming and customising the AVR microcontroller, poglavje 3.12, 6.3
  • Introduction to Microcontrollers, poglavje 2.5
  • Primeri

7,8. Števci

9. Branje tipk in matrične tipkovnice, vzporedna vodila, LCD prikazovalnik

 10. AD pretvorba

11. Asinhrone serijske komunikacije

12. Sinhrone serijske komunikacije - SPI

13. Sinhrone serijske komunikacije - IIC

Splošna literatura:

  1. John L. Hennessy and David A. Patterson, Computer Architecture, A quantitative approach, Morgan Kaufmann Publishers Inc., 1990.
  2. FrederickM. Cady, Microcontrollers and Microcomputers, M. Oxford University Press, 1997.
  3. Jonathan W. Valvano, Embedded Microcomputer Systems: Real Time Interfacing,  s. Thomson Brooks/Cole, 2003.
  4. Günther Gridling, Bettina Weiss, Introduction to Microcontrollers, 2006.
  5. Dhananjay V. Gadre, Programming and customising the AVR microcontroller, McGraw-Hill, 2001
  6. Janez Pogorelc, Uvod v programiranje mikrokrmilnikov, UM-FERI, 2005
^

Laboratorijske vaje

Laboratorijske vaje potekajo v laboratoriju LAE, ki se nahaja v tretjem nadstropju nove stavbe. Pogoj za opravljanje laboratorijske vaje je rešen spletni vprašalnik z vsebino prejšnjega predavanja.

Laboratorijske vaje potekajo

  • 2. letnik AE - elektronika v petek
  • 2. letnik AE - izbirni predmet v ponedeljek

 

Naloga

petek 8-11

pon. 16-19

 

Sestavljanje

28.2.

28.2.

(petek 8-11)

1

Uvod

7.3.

10.3.

2

Zbirnik

14.3.

17.3.

3

Uvod v C

21.3.

24.3.

4

Tipke

Primeri

28.3.

31.3.

5

Časovniki

4.4.

7.4.

6

Prekinitve

11.4.

14.4.

Velika noč

18.4.

21.4.

7

LCD – gonilnik

primer

25.4.

5.5.

8

LCD – putch, printf

primer

9.5.

12.5.

9

AD pretvornik

16.5.

19.5.

10

Priprava (DN)

RS-232

23.5.

26.5.

11

Večopravilnost

Sod-osnovni

vaja4

vaja6

30.5.

2.6.

Pri vajah boste rabili natisnjeno shemo MIŠKO-ta!

Navodila za pripravo zbirniškega projekta.

Navodila za pripravo C projekta.

Dostop do vaj.

^

Projekti z laboratorijskih vaj

Zelo enostavni primeri uporabe posameznih funkcionalnosti procesorja ATmega324 s knjižnico AVR libc:

^

Razvojni sistem

Razvojno okolje:

MIkrokrmilniški Študentski KOmplet:

Orodja za programiranje lastnih AVR mikroprocesorskih sistemov

  • Navodila za samogradnjo USB ISP programatorja:

Vse .hex datoteke imajo kočnico .txt in jih je treba po prenosu preimenovati v .hex.

^

Teme za seminar

Pri izvedbi si lahko pomagate s projektom merilnika nivoje tekočine, ki združujeta tematike, obdelane na laboratoijskih vajah:

Naloge brez dodatne opreme:

  • Krmiljenje osvetlitve LCD zaslona s programskim ali strojnim PWM
  • Ura, budilka ali štoparica (rabi prekinitve)
  • Elektronska MIDI klaviatura na 4 tipke
  • Merilnik frekvence/periode digitalnega signala
  • Funkcijski generator z uporabo PWM
  • ...

Naloge z dodatno opremo:

  • Merjenje temperature z LM335
  • Merjenje temperature z DS18B20
  • Merjenje osvetlitve s fotodiodo
  • krmiljenje DC motorčka (PWM)
  • krmiljenje koračnega motorčka
  • krmiljenje modelarskega servo motorčka
  • Brezžična komunikacija z moduli RFM-01 in 02.
  • merjenje napetosti in/ali toka z avtomatskim določanjem merilnega območja
  • sledilnik sonca (za senzor se lahko uporabi navadna LEDica)
  • budilka z LED zaslonom
  • light show z izločevalnikom takta glasbe (kot luči so lahko barvne LED)
  • merilnik tlaka, višine, hitrosti (z uporabo tlačnih senzorjev)
  • MIDI klaviatura (vsaj 2 oktavi - matrično branje tipk)
  • Uporaba zunanje RTC ure
  • Branje in/ali generacija IR signala za daljinsko krmiljenje (npr. RC5)
  • Uporaba kvadraturnega enkoderja za vnos vrednosti
  • Uporaba preciznega AD pretovrnika na  I2C vodilu
  • Branje pozicije z GPS modula
  • Krmiljenje grafičnega LCD prikazovalnika
  • Branje resistivnih senzorjev dotika zaslona
  • Merilnik magnetnega polja - hallov senzor  - brezkontatna meritev toka
  • Izvedba kapacitivnega senzorja dotika - tipke
  • ...
^

Izpit

Izpitni režim:

  • Pisni del - reševanje spletnega vprašalnika na PC-jih v laboratoriju:
    • 30 vprašanj iz snovi predavanj in vaj
    • poznavanje delovanja ATMEL mikrokrmilnikov družine mega
    • dovoljena uporaba podatkovnega lista mikrokrmilnika ATmega324
  • Ustni del - zagovor projekta
    • demonstracija projekta - vezje in programska koda
    • vprašanja

Spletni vprašalniki:

Spletni vprašalniki so na voljo tukaj.

  • Na voljo so vsak teden od dneva predavanja (vsaka sreda) do torka 23:59:59 naslednji teden.
  • Vsebina vprašanj pokriva snov zadnjega predavanja.
  • Vsak ima en poizkus v enem terminu. 
  • Uporabniško ime in geslo sta enaka, kot za dostop do e-študenta.

Aktualni izpitni roki:

  • Pisni izpiti
    • 16.06.2014 ob 9h v LAE
    • 04.07.2014 ob 9h v LAE
    • 27.08.2014 ob 9h v LAE
    • 03.09.2014 ob 8h v LAE
  • Ustni izpiti in predstavitev seminarjev
    • 16.6.1014 ob 11h v LAE
    • 29.09.2014 ob 9h v LAE
^

Kontakt

Marko Jankovec

Fakulteta za elektrotehniko
Univerza v Ljubljani
1000 Ljubljana

marko.jankovec@fe.uni-lj.si 

Kabinet BN312, stavba B, tretje nadstropje, katedra za elektroniko

Tel.: +386 1 4768 931

 

Vprašanja in predloge glede predmeta lahko posredujete tudi prek spletnega obrazca: