Основи моделювання та проєктування програмно-апаратних радіоелектронних засобів
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка
Код дисципліни: 6.172.03.E.106
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Радіоелектронні пристрої та системи
Лектор: проф. Шаповалов Юрій Іванович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: Здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності в області радіоелектронних кіл та схемотехніки, теорії електромагнітного поля, теорії радіоелектронних систем, теорії телекомунікаційних мереж, теорії автоматичного керування, методів аналізу радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж, процесів конструювання і виробництв, програмування програмно-апаратних систем, адміністрування інформаційних мереж, захисту інформації, інформаційних технологій.
Здатність продемонструвати поглиблені знання принаймні в одній з областей радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж: радіоелектронні системи, телекомунікаційні системи і мережі, інформаційні мереж і зв’язку, технології конструювання та виробництва засобів телекомунікацій, проектування програмно-апаратних систем, розробка програмного забезпечення вбудованих систем, адміністрування інфокомунікаційних мереж.
Застосування розуміння основних властивостей компонентної бази для забезпечення якості та надійності функціонування телекомунікаційних, радіотехнічних систем і пристроїв.
Грамотно застосовувати термінологію галузі телекомунікацій та радіотехніки
Здатність адаптуватися до нових ситуацій та приймати рішення.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмування частини 1 і 2. Програмно-апаратні засоби в ТК і РТ.
Цифрова схемотехніка. Програмування апаратних засобів.
Короткий зміст навчальної програми: 1 Комп’ютеризація суспільства. Історична довідка. Завдання дисципліни. Загальні відомості про МП ARM Cortex. Основи архітектури МП. Система команб\д. Мова Асемблер.
2 Керуючі цифрові автомати. Реалізація обчислювального процесу в комп’ютері. Принцип мікропрограмного керування. Керуючі автомати з жорсткою логікою. Автомати Мілі, Мура.
3 Синтез керуючих цифрових автоматів. Канонічний метод структурного синтезу керуючих автоматів з жорсткою логікою. Канонічне подання структури керуючого автомата.
4 Канонічний метод: Синтез автомата Мілі. Канонічний метод: Синтез автомата Мура.
5 Керуючі автомати з програмованою логікою. Структура автомата з програмованою логікою. Приклад проектування автомата з програмованою логікою.
6 Приклад проектування автомата з програмованою логікою (продовження). П-автомати. Мікропрограмний спосіб реалізації системи команд процесора.
7 Однокристальні МК сімейства MCS-51. Історична довідка. Склад та основні характеристики сімейства МК i8051. Склад та основні характеристики сімейства МК i8051. Призначення виводів MCS-51. Організація пам’яті MCS-51.
8 Однокристальні МК сімейства MCS-51. Організація портів вводу/виводу. Спряження MCS-51 з паралельним АЦП. Робота МК з зовнішньою пам’яттю даних.
9 Однокристальні МК сімейства MCS-51. Спряження МК MCS-51 з індикаторами. Розробка принципової схеми. Програмування
10 Пперетворення двох байтового двійкового числа у двійково-десяткове. Пристрій проти викрадення автомобіля на MCS-51. Алгоритм. Апаратна частина. Програмна частина.
11 Мілівольтметр постійної напруги на АЦП AD7894 та MCS-51. Алгоритм. Апаратна частина. Програмна частина.
12 Два приклади виконання електронних пристроїв на мікропроцесорах. Мілівольтметр (МВ) на програмованій системі на чіпі (PSoC). Обчислювач радіовіддалеміра: теоретичні відомості, блок-схема алгоритму, програма.
13 Таймери -лічильники та система переривань
MCS-51. Загальні відомості. Керування таймерами-лічильниками. Пріоритети переривань. Приклад програми з С/Т та перериванням.
14 Поняття про мови опису цифрових пристроїв. Мова System Verilog. Простіші приклади застосування мови System Verilog.
15 Перспективи розвитку та застосування ЦП. Розпізнавання образів. Персептрон і його навчання. Нейронні мережі.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на лабораторних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
- вибіркове усне опитування перед початком занять;
- оцінка активності студента у процесі занять, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і визначень, доповнень попередніх відповідей і т. ін.
Контрольні запитання поділяються на:
- а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
- б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
- в) питання-репліки – виявити причинно-наслідкові зв’язки;
- г) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації;
- д) питання репродуктивного характеру – визначення практичного значення.
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та екзамену.
Лабораторні заняття – 30 балів, практичні заняття – 10 балів.
Екзаменаційний контроль:
- письмова компонента - 40 балів,
усна компонента - 20 балів.
Разом за дисципліну - 100 балів.
Рекомендована література: 1. Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! — М.: ООО «ИД СКИМЕН», 2003. — Т. 3. — ISBN 5- 94929-003-7
2. Джозеф Ю. Ядро Cortex-M3 компании ARM. Полное руководство, перевод с англ. А.В. Евстифеева, Москва, 2012.
3. Белов А.В. Самоучитель по микропроцессорной технике/ Александр Владимирович Белов.Санкт-Петербург: Издательство «Наука и Техника», 2003
Допоміжна
1. Русанов В.В., Шевелев М.Ю. Микропроцессорные устройства и системы. Учебное пособие. Томск: ТУСУР, 2007 г.
2. Васильев А.Е. Микроконтроллеры. Разработка встраиваемых приложений / А.Е. Васильев - СПб.: БХВ- Петербург, 2008. – 304 с.: ил.
3. Joseph Yiu. The Definitive Guide to ARM® Cortex®-M0 and Cortex-M0+ Processors, 2nd Edition. Release Date: 26 Jun 2015 , Imprint:Newnes, Print Book ISBN :9780128032770 Pages: 784
4. Белов А.В. Создаем устройства на микроконтроллерах/ Александр Владимирович Белов.Санкт-Петербург: Издательство «Наука и Техника», 2007. - Серия «Радиолюбитель».
5. Огородников И.Н. Микропроцессорная техника: введение в Kortex-M3/ учбовий посібник, видавництво Урал. Ун-ту, 2015, -116 с.
6. Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. - М., Издательство ЭКОН, 2002, - 400 с.
9. Інформаційні ресурси
1. http://www.keil.com/dd/docs/datashts/arm/cortex_m0/r0p0/ddi0432c_cortex_m0_r0p0_trm.pdf
2. https://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-m0.php
3. https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/arm-cortex-m0-32-bit-microcontroller.aspx
4. http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=A31DC1FF534659598E1720B6CAF7DD0B
5. http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=0E677A3E8D513AF095C58D0F3AB2CF2D
6. https://armkeil.blob.core.windows.net/product/mdk5-getting-started.pdf
Основи моделювання та проєктування програмно-апаратних радіоелектронних засобів
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка
Код дисципліни: 6.172.04.E.121
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Радіоелектронні пристрої та системи
Лектор: Проф. Шаповалов Юрій Іванович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: Здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності в області радіоелектронних кіл та схемотехніки, теорії електромагнітного поля, теорії радіоелектронних систем, теорії телекомунікаційних мереж, теорії автоматичного керування, методів аналізу радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж, процесів конструювання і виробництв, програмування програмно-апаратних систем, адміністрування інформаційних мереж, захисту інформації, інформаційних технологій.
Здатність продемонструвати поглиблені знання принаймні в одній з областей радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж: радіоелектронні системи, телекомунікаційні системи і мережі, інформаційні мереж і зв’язку, технології конструювання та виробництва засобів телекомунікацій, проектування програмно-апаратних систем, розробка програмного забезпечення вбудованих систем, адміністрування інфокомунікаційних мереж.
Застосування розуміння основних властивостей компонентної бази для забезпечення якості та надійності функціонування телекомунікаційних, радіотехнічних систем і пристроїв.
Грамотно застосовувати термінологію галузі телекомунікацій та радіотехніки
Здатність адаптуватися до нових ситуацій та приймати рішення
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Цифрова схемотехніка. Цифрові методи реалізації радіотехнічних систем . Програмно-апаратні засоби у телекомунікаціях і радіотехніці. Основи цифрового телебачення.
Короткий зміст навчальної програми: 1. Терміни. Характеристики МПС. 70-ті – 90-ті роки
минулого століття. Кінець 90-их років минулого століття.
Початок 21 століття. Процесор ARM Cortex-M3. Що це таке?
Історична довідка.
2. Процесор ARM Cortex-M3. Розвиток набору команд. Області
застосування процесора Cortex-M3. Розробка мікропроцесорної
системи на основі мікроконтролера. Основні етапи розробки. Вибір типу мікроконтролера. Типові структури мікропроцесорних систем.
3. Магістральні мікропроцесорні системи (ММПС). Передача адреси по магістралі у ММПС. Поняття адресного простору у ММПС. Методи дешифрації адреси. Схеми адресних дешифраторів.
4. Типові структури мікропроцесорних систем Використання
стандартних дешифраторів. Використання ПЗП для адресної
дешифрації. Розширення адресного простору методом вікна
5. Типові структури. . Інтерфейс «спільна шина». Захоплення магістралі. Часова діаграма запису, читання, переривання. Початковий пуск процесора та захист обчислень.
6. Система переривань 32-розрядних мікропроцесорів i80x86.
Поняття переривання. Класифікація переривань. Апаратні і програмні засоби системи переривань. Обробка переривання у реальному часі. Обробка переривань у мікроконтролері ARM-Cortex-M3.
7. Контролери. Типи контролерів. Приклад пасивного синхронного
контролера. Приклад пасивного асинхронного контролера. Приклад контролера з перериванням. Схема захоплення магістралі.
8. Мови опису апаратури. Модулі. Походження мов System Verilog і VHDL. Симуляція і синтез. Бітові оператори. Коментарі і скорочення. Умовне присвоювання.
9. Внутрішні змінні. Пріоритет виконання операцій. Числа. Z- стан, Xстан. Часові затримки. Структурне моделювання.
10. Послідовністна логіка. Регістри. Регістри з скидом і сигналом
дозволу. Повний суматор. Оператори Case. Оператори if. Кінцеві
автомати.
11. Середовище тестування. Цифрові функціональні вузли.
Арифметичні схеми. Компаратори. АЛП. Лічильники. Зсуваючі
регістри.
12. Матриці пам’яті. Порти пам’яті. Регістрові файли. ПЗП. Мови опису апаратури і пам’ять. Матриці логічних елементів. ПЛМ. ПКМЛЕ. 1
13. Мікроархітектура. Архітектурний стан і система команд. Процес розробки однотактного процесора. Кодування команд. Тракт даних.
14. Однотактний пристрій керування. Додаткові команди. Аналіз
продуктивності.
15. Однотактний процесор на HDL. Основні модулі. Універсальні
блоки. Середовище тестування. Резюме.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на лабораторних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
- вибіркове усне опитування перед початком занять;
- оцінка активності студента у процесі занять, внесених пропозицій,
оригінальних рішень, уточнень і визначень, доповнень попередніх відповідей і т. ін.
Контрольні запитання поділяються на:
- а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
- б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
- в) питання-репліки – виявити причинно-наслідкові зв’язки;
- г) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації;
- д) питання репродуктивного характеру – визначення практичного значення.
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та здачі екзамену.
Рекомендована література: 1. Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! — М.: ООО «ИД СКИМЕН»,
2003. — Т. 3. — ISBN 5- 94929-003-7
2. Джозеф Ю. Ядро Cortex-M3 компании ARM. Полное руководство, перевод с англ.
А.В. Евстифеева, Москва, 2012.
3. Белов А.В. Самоучитель по микропроцессорной технике/ Александр Владимирович
Белов.Санкт-Петербург: Издательство «Наука и Техника», 2003
Допоміжна
1. Русанов В.В., Шевелев М.Ю. Микропроцессорные устройства и системы. Учебное
пособие. Томск: ТУСУР, 2007 г.
2. Васильев А.Е. Микроконтроллеры. Разработка встраиваемых приложений / А.Е.
Васильев - СПб.: БХВ- Петербург, 2008. – 304 с.: ил.
3. Joseph Yiu. The Definitive Guide to ARM® Cortex®-M0 and Cortex-M0+ Processors, 2nd
Edition. Release Date: 26 Jun 2015 , Imprint:Newnes, Print Book ISBN :9780128032770 Pages: 784
4. Белов А.В. Создаем устройства на микроконтроллерах/ Александр Владимирович
Белов.Санкт-Петербург: Издательство «Наука и Техника», 2007. - Серия «Радиолюбитель».
5. Огородников И.Н. Микропроцессорная техника: введение в Kortex-M3/ учбовий
посібник, видавництво Урал. Ун-ту, 2015, -116 с.
6. Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой
логики. - М., Издательство ЭКОН, 2002, - 400 с.
9. Інформаційні ресурси
1. http://www.keil.com/dd/docs/datashts/arm/cortex_m0/r0p0/ddi0432c_cortex_m0_r0p0_trm.pdf
2. https://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-m0.php
3. https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/arm-cortex-m0-32-bit-microcontroller.aspx
4. http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=A31DC1FF534659598E1720B6CAF7DD0B
5. http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=0E677A3E8D513AF095C58D0F3AB2CF2D
6. https://armkeil.blob.core.windows.net/product/mdk5-getting-started.pdf