Проєктування вбудованих комп'ютерних систем

Анотація навчальної дисципліни

Метою вивчення дисципліни є формування комплексу знань, вмінь та розумінь, а також здобуття навичок з принципів проектування та схемотехнічної реалізації сучасних вбудованих комп'ютерних систем, їх дослідження, розробки та налагодження програмного забезпечення.

Практичне значення та використання отриманих знань
Розуміння та закріплення принципів функціонування вбудованої комп'ютерної системи, зі складом та можливостями застосування мікроконтролерів STM32F407VGT6 з ядром CortexM4F фірми STMicroelectronic та MSP430 фірми Texas Instrumets. для програмно-апаратної реалізації вузлів вбудованих комп'ютерних систем; навчання створенню систем на базі контролерів серії STM32 фірми STMicroelectronic та MSP430 фірми Texas Instrumets; засвоєння роботи з вільно розповсюджуваним, комерційним й умовно-безкоштовним програмним забезпеченням для проектування ПО мікроконтролерів – CooCox CoIDE 1.7 та IAR Embedded Workbench Kickstart for MSP430 V3.
Здобути компетентності:
- загальні 
ЗК2. Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.
ЗК5. Здатність генерувати нові ідеї (креативність).
ЗК6. Здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми.
ЗК7. Здатність приймати обґрунтовані рішення.
ЗК9. Здатність планувати та управляти часом.
- спеціальні
СК1. Здатність до визначення технічних характеристик, конструктивних особливостей, застосування і експлуатації програмних, програмно-технічних засобів, комп’ютерних систем та мереж різного призначення.
СК3. Здатність проектувати комп’ютерні системи та мережі з урахуванням цілей, обмежень, технічних, економічних та правових аспектів.
СК8. Здатність забезпечувати якість продуктів і сервісів інформаційних технологій на протязі їх життєвого циклу.
СК9. Здатність представляти результати власних досліджень та/або розробок у вигляді презентацій, науково-технічних звітів, статей і доповідей на науково-технічних конференціях.
СК11. Здатність обирати ефективні методи розв’язування складних задач комп’ютерної інженерії, критично оцінювати отримані результати та аргументувати прийняті рішення.
СК13. Здатність вирішувати проблеми за наявності неповної або обмеженої інформації в галузі вбудованих, кіберфізичних систем  та їх компонентів.

 Основні результати навчання
ПРН1.    Застосовувати загальні підходи пізнання, методи математики, природничих та інженерних наук до розв’язання складних задач комп’ютерної інженерії.
ПРН5.    Розробляти і реалізовувати проєкти у сфері комп’ютерної інженерії та дотичні до неї міждисциплінарні проєкти з урахуванням інженерних, соціальних, економічних, правових та інших аспектів.
ПРН7.    Вирішувати задачі аналізу та синтезу комп’ютерних систем та мереж.
ПРН8.    Застосовувати знання технічних характеристик, конструктивних особливостей, призначення і правил експлуатації програмно-технічних засобів комп’ютерних систем та мереж для вирішення складних задач комп’ютерної інженерії та дотичних проблем.
ПРН11. Приймати ефективні рішення з питань розроблення, впровадження та експлуатації комп’ютерних систем і мереж, аналізувати альтернативи, оцінювати ризики та імовірні наслідки рішень.
ПРН13. Зрозуміло і недвозначно доносити власні знання, висновки та аргументацію з питань інформаційних технологій і дотичних міжгалузевих питань до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються. 
ПРН15. Вміти застосовувати принципи, засоби і методи проєктування та дослідження складних спеціалізованих та вбудованих систем.
ПРН16. Вміти обирати методи вирішення проблем при розробці програмно-технічних засобів складних систем з використанням сучасних інформаційних технологій.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л1. Вступ.
ЛЗ1. Побудова проєкту в середі розробки СооСох СоlDE 1.7. Використання портів вводу/виводу. Знайомство з програмним пакетом.
СРС. Виконання КР.
 
2 тиждень
Л2. Мікроконтролери архітектури CortexM4. фірми STMicroelectronic.
ЛЗ2. Побудова проекту в середі розробки СооСох СоlDE 1.7. Використання портів увода/вивода. Знайомство з програмним пакетом.
СРС. Виконання КР.
 
3 тиждень
Л3. Порти уводу/виводу МК STM32.
ЛЗ3. Переривання та їх використання. Використання таймера.
СРС. Виконання КР.
 
4 тиждень
Л4. Використання таймерів-лічильників МК STM32.
ЛЗ4. Переривання та їх використання. Використання таймера..
СРС. Виконання КР.
 
5 тиждень
Л5. Переривання МК STM32.
ЛЗ5. Генерація сигналу ШІМ. Вивчення блока захвата/порівняння та використання його для генерації сигналу ШІМ з заданими параметрами.
СРС. Виконання КР.
 
6 тиждень
Л6. Модуль АЦП МК STM32.
ЛЗ6. Генерація сигналу ШІМ. Вивчення блока захвата/порівняння та використання його для генерації сигналу ШІМ з заданими параметрами.
СРС. Виконання КР.
 
7 тиждень
Л7. Модуль ЦАП МК STM32.
ЛЗ7. Застосування аналого-цифрового перетворювача. Складання алгоритму та програми використання АЦП для перетворення постійної напруги.
СРС. Виконання КР.
 
8 тиждень
Л8. Універсальний синхронно-асинхронний послідовний  інтерфейс USART.
МКР1. 
СРС. Виконання КР.
 
9 тиждень
Л9. Контролер MSP430 фірми Texas Instrumets.
СРС. Виконання КР.
 
10 тиждень
Л10. Таймери-лічильники МК MSP 430.
СРС. Виконання КР.
 
11 тиждень
Л11. Обробка  аналогових сигналів.
СРС. Виконання КР.
 
12 тиждень
Л12. Основи спряження мікроконтролерів з пристроями ввода/вивода.
СРС. Виконання КР.
 
13 тиждень
Л13. Модуль годинника-календаря реального часу (PТС).
СРС. Виконання КР.

14 тиждень
Л14. Протоколи передачі даних по стандартам I2C та SPI.
СРС. Виконання КР.
 
15 тиждень
Л15. Проекти користувача на базі МК STM32.
МКР2. 
СРС. Виконання КР.

Самостійна робота складає 91 годину. Самостійна робота здобувача відбувається впродовж семестру та складається з підготовки до аудиторних занять, контрольних заходів, індивідуальних завдань. 

Консультації: здійснюються викладачем впродовж семестру згідно розкладу.
 
Процедура оцінювання
 
Семестровий модуль № 1
ЛЗ1-ЛЗ3. Оцінка за виконання – 25 балів. 
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів. 
Семестровий модуль № 2
ЛЗ4-ЛЗ7. Оцінка за виконання – 25 балів. 
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів.
 
Бездоганно виконана курсова робота, надана у встановлені терміни викладачу – 60 балів. 
Захист курсової роботи – 40 балів. 

Посилання на рекомендовані джерела
1. ARM CORTEX M4 technical reference manual STMICROELECTRONICS.1705c. Інформаційний ресурс http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0439b/DDI0439D_corte...
2. Стивен Баррет. Встраиваемые системы проектирования. Інформаційний ресурс http://play/google.com/store/books/details/Cтивен_Баррет_Встраиваемые_системы_проектирования?id=fRHRAAAAQBAJ
3. Яковлев Д.П., Яковлева І.Д. Проєктування вбудованих комп'ютерних систем. Конспект лекцій. Частина 1. Процесор ARM Cortex-M4. Одеса, ОНПУ, 2014, Електронна версія на сайті бібліотеки.