Програмування апаратних засобів
Спеціальність: Інформаційно-комунікаційна інфраструктура та хмарні технології
Код дисципліни: 6.172.11.O.016
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Програмно-апаратних систем інфокомунікацій
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:
ЗН2 навички оцінювання, інтерпретації та синтезу інформації і даних;
ЗН6 пояснювати принципи побудови й функціонування апаратно-програмних комплексів систем керування та технічного обслуговування для розробки, аналізу і експлуатації інформаційно-телекомунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем;
ЗН8 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.
ЗН9 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, захист інформації в інфокомунікаціях;
Підготовлений фахівець повинен уміти:
УМ6 застосування розуміння основних властивостей компонентної бази для забезпечення якості та надійності функціонування телекомунікаційних, радіотехнічних систем і пристроїв;;
УМ9 знаходити, оцінювати і використовувати інформацію з різних джерел, необхідну для розв’язання професійних завдань, включаючи відтворення інформації через електронний пошук;
УМ19 поєднувати теорію і практику, а також приймати рішення та виробляти стратегію діяльності для вирішення завдань спеціальності (спеціалізації) з урахуванням загальнолюдських цінностей, суспільних, державних та виробничих інтересів;
УМ20 виконувати відповідні експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички за професійною тематикою.
КОМ1 грамотно застосовувати термінологію галузі електронних комунікацій та радіотехніки;
АіВ2 здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
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 - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
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).