Програмування апаратних засобів
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.172.10.O.017
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Проф., д.т.н. Бондарєв Андрій Петрович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни ПАЗ передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних: здатність до системного мислення (КСО05), наполегливість у досягненні мети (КСО07), турбота про якість виконаної роботи (КСО08).
фахових: здатність використовувати математичні методи в обраній професії (КЗН2).
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни фахівець повинен знати:
1) основні фізичні процеси, що відбуваються при функціонуванні програмно - апаратних засобів, принципи побудови програмованих систем на чіпі;
2) властивості та характеристики сучасних контролерів та засобів їх автоматизованої розробки;
3) номенклатуру, властивості та характеристики сучасних периферійних пристроїв;
4) особливості прграмування контролерів, зокрема типові алогоритми реальн гочасу та внутрішнього представлення даних;
5) типові алгоритми відображення інформації на сегментних, матричних та графічних дисплеях;
6) типові методи та алгоритми організації зв’язку між контролерами;
7) призначення апаратної та програмної частин програмно-апаратних засобів.
Підготовлений фахівець повинен уміти:
1) оцінювати обсяг необхідних апаратних та програмних ресурсів для проектування контролера;
2) реалізовувати поставлені йому завдання за допомогою програмування та налагодження програмно - апаратних засобів;
3) здійснювати синтез структурно-функціональної схеми апаратної частини контролера, а тактож збирання апаратної частини з типових елементів сучасних мікропроцесорних наборів;
4) розробляти програми, які реалізують типові алгоритми реального часу, налагоджувати ці програми та заносити у пам’ять контролера;
5) забезпечувати генерування сигналів складної форми та зв’язок між контролерами;
6) проводити тестування та комплексне налагодження програмно - апаратних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні: Інформатика, основи теорії кіл
Наступні: Основи проектування програмно-апаратних засобів.
Короткий зміст навчальної програми: У дисципліні “Програмування апаратних засобів” студенти вивчають особливості програмування мікроконтролерів, зокрема внутрішню організацію даних та реалізацію алгоритмів реального часу. Розглянуті також можливості однокристальної програмованої системи PSoC 4 та інтегрованого середо¬вища розробки програмно - апаратних засобів PSoC Creator.
Опис: Тема 1. Фізичні та програмні принципи функціонування мікроконтролера.
Предмет, мета і задачі курсу. Основні означення.
Загальні відомості про вбудовані системи (Embedded). Можливості. Історія розвитку, перспективи. Сучасні відомі компанії виробники контролерів (STM, Microchip, Atmel, Cypress). Можливості сучасних контроллерів.
Інформаційні основи побудови контролерів.
Фізичні та технічні основи побудови контролерів. Архітектура мікро ЕОМ.
Технічна реалізація програмного принципу роботи контролера.
Тема 2. Базові елементи програмування мовою С та об’єктного програмування.
Основні поняття структурно-орієнтованого та програмно-орієнтованого програмування. АРІ – функції.
Внутрішнє представлення та особливості перетворення типів даних.
Байтові логічні операції і маскування.
Особливості використання структурованих типів даних та вказівників.
Застосування підпрограм і функцій. Специфіка передавання керування і передавання даних у функціональних програмах.
Тема 3. Апаратні та програмні компоненти програмованої системи на чіпі PSoC 4.
Компоненти однокристальної програмованої системи PSoC 4, склад комплекту CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit та периферійні пристрої.
Використання портів і виводів (контактів) однокристальної програмованої системи PSoC 4. Компонент Pin/Port.
Компоненти PSoC 4 ЦАП і АЦП. Компоненти реального часу – тактовий генератор (Clock), таймер (Timer) та обробник переривань (ISR).
Компоненти відображення інформації (дисплеї) та обслуговування послідовних інтерфейсів.
Тема 4. Особливості програмування для мікроконтролерів.
Особливості обчислювальних алгоритмів для програмування контролерів.
Програмування алгоритмів реального часу.
Табличне керування даними та послідовністю виконання. Програмування генераторів прямого синтезу.
Алгоритми реалізації статичної та динамічної індикації.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання студентів здійснюється за допомогою віртуальної навчальної системи, розробленої на кафедрі ТРР, а також на практичних і лабораторних заняттях шляхом перевірки виконання індивідуальних завдань.
Семестровий контроль здійснюється шляхом перевірки індивідуальних письмових контрольних робіт, виконаних згідно з розкладом семестрового контролю.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль – 30 балів
Підсумковий контроль – 70 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1 Стрепко І.Т., Тимченко О.В., Дурняк Б.В. Проектування систем керування на однокристальних мікро-ЕОМ. –К.: Фенікс, 1998. – 286 с.
2. PSoC 4200 Family Datasheet (38 pages) - www.cypress.com/file/138656
3. CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit Guide (110 pages) - www.cypress.com/file/46056
5. Warwick A. Smith C Programming for Embedded Microcontrollers ISBN: 978-0-905705-80-4 / 2008/ (319 p.)
6 David Seal ARM Architecture Reference Manual ISBN-10: 0201737191 ISBN-13: 978-0201737196/ - Addison-Wesley Professional. - 2001.- 2 edition 816 pages.
7. PSoC 4200 Family Datasheet (38 pages) - www.cypress.com/file/138656
8. CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit Guide (110 pages) - www.cypress.com/file/46056
9. PSoC Creator Quick Start Guide (8 pages) - www.cypress.com/file/44826
10. PSoC Creator User Guide (620 pages) - www.cypress.com/file/137441
11. Cypress MCU Portfolio (27 pages) - http://www.cypress.com/file/151476
12. PSoC® Programmable System-on-Chip (12 pages) - http://www.cypress.com/file/121931
13. Вимоги до оформлення звітів та порядок виконання лабораторних робіт з використанням однокристальної програмованої системи PsoC 4, інтегрованого середовища PSoC® Creator™ та налагоджувального комплекту Pioner Kit./ Методичні вказівки. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. – 25 с.
14. Бондарєв А. П. Програмування апаратних засобів: конспект лекцій / А. П. Бондарєв, І. В. Кулик, А. В. Мащак. – Львів: Видавництво "Львівська політехніка", 2017. – 76 c.
15. Бенч А.Я., Бондарєв А.П., Маньковський С.В. Проектування програмно-апаратних засобів. Конспект лекцій для студентів спеціальності “Телекомунікації та радіотехніка”. –Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. –70 с.
8. Інформаційні ресурси
Електронна адреса дисципліни «Програмування апаратних засобів» у Віртуальній навчальній системі Львівської політехніки: http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1195
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).