Цифрові пристроїї 2

Метою вивчення дисципліни є формування комплексу знань і здобуття навичок з розробки апаратних та програмних засобів радіоелектронних і телекомунікаційних цифрових при- строїв на базі інтегральних схем малого, середнього і великого рівня інтеграції, зокрема, мікроконтролерів; аналіз проблем та особливостей їх використання.

Практичне значення та використання отриманих знань:
Отримані знання можуть використовуватися при виконанні кваліфікаційних робіт бакала- врів за вказаною спеціальністю, тематика яких пов'язана з проектуванням радіоелектрон- них і телекомунікаційних пристроїв на базі цифрових інтегральних схем малого, серед- нього і великого рівня інтеграції, зокрема, мікроконтролерів; при проектуванні радіотех- нічної та електронно-комунікаційної апаратури різного призначення, до складу якої вхо- дять цифрові пристрої.
Тематика та види навчальних занять
Лекційні заняття
Лекція 1. «Загальна характеристика мікропроцесорних систем. Класифікація мікропроце- сорних систем. фоннеймановська і гарвардська архітектура мікропроцесорних систем» Лекція 2. «Запам’ятовувальні пристрої в МПС Класифікація та параметри напівпровідни- кових запам’ятовувальних пристроїв Методика побудови модулів памяті в МПС».
Лекція 3. «Принцип побудови обчислювального ядра мікропроцесорної системи. Організація пам'яті програм та пам'яті даних. Блок інтерфейсних функцій. Переривання». Лекція 4. «Архітектура мікроконтролерів AVR Загальні відомості про архітектуру мікро- контролерів AVR. Сімейства мікроконтролерів ATmega та ATtiny».
Лекція 5. «Організація обчислювального ядра мікроконтролерів ATmega та ATtiny Про- грамна модель мікроконтролерів сімейства AVR . Переривання».
Лекція 6. «Організація пам’яті мікроконтролерів ATmega8 та ATtiny2313. Пам’ять про- грам. Пам’ять даних. Регістри загального призначення. Регістри вводу-виводу. Засоби ад- ресації пам’яті даних».
Лекція 7. «Система команд мікроконтролерів AVR Формат програми на асемблері. Ари- фметичні і логічні команди асемблера. Команди передачі даних».
Лекція 8. «Система команд мікроконтролерів AVR. Команди розгалуження та пересилан- ня Асемблера. Команди роботи з бітами. Директиви компілятора асемблера».
Лекція 9. «Робота в програмному середовищі MicrochipStudio. Вікна та режими MicrochipStudio. Розробка та налагодження програм на мові асемблер в MicrochipStudio Лекція 10. «Основи мови С для мікроконтролерів. Оператори С. Робота з функціями.
Особливості роботи з розрядами в мові С. Розробка та налагодження програм на мові С в
MicrochipStudio».
Лекція 11. «Робота в програмному середовищі CodeVision AVR. Вікна та режими CodeVi- sion AVR. Розробка та налагодження програм на мові C в CodeVision AVR».
Лекція 12. «Організація інтерфейсних підсистем мікроконтролерів ATmega8 та ATtiny2313
Порти вводу-виводу. Таймери-лічильники».
Лекція 13. «Організація підсистем мікроконтролерів ATmega8 та ATtiny2313 Аналоговий компаратор. Аналогово-цифровий перетворювач».
Лекція 14. «Послідовні периферійні інтерфейси мікроконтролерів ATmega 8 та ATtiny2313:
універсальний синхронно-асинхронний прийомо-передавач».
Лекція 15. «Послідовні периферійні інтерфейси мікроконтролерів ATmega8 та ATtiny2313:
послідовний периферійний інтерфейс SPI, TWI, 1Wire».
Лекція 16. «Огляд процесорів Cortex Версії архітектур ARM. Процесор Cortex , Обчислювальне ядро Cortex. Програмна модель. Карта пам'яті. Метод "Bit Banding"» Лекція 17. «Архітектура обчислювального ядра мікроконтролерів ARM Cortex M3.Регістри. Регістри спеціального призначення. Режими роботи. Виключення і

переривання. Таблиця векторів та стек. »
Лекція 18. «Система пам’яті мікроконтролерів ARM Cortex M3 Основні особливості сис- теми пам’яті. Карта пам’яті. Атрибути доступу до пам’яті»
Лекція 19. «Пристрої введення-виведення мікроконтролерів ARM Cortex M3. Порти введення-виведення загального призначення. Альтернативні функції. Сигналізація подій. Лекція 20. «Контролер вкладених векторних переривань мікроконтролерів ARM Cortex M3. Загальні свідомості про контролер переривань. Базові засоби конфігурації переривань. Приклади ініціалізації переривань. Програмні переривання»
Лекція 21. «Аналого-цифровий перетворювач мікроконтролерів ARM Cortex M3. Час перетворення і групи перетворення. Функція віконного компаратора. Базова конфігурація АЦП. Режими здвоєних перетворень»
Лекція 22. «Таймери загального призначення та багатофункціональні таймери мікроконтролерів ARM Cortex M3. Таймери загального призначення. Блок захоплення/порівняння. Режим вимірювання параметрів ШІМ-сигналу. Режим широко- імпульсної модуляції»
Лекція 23. «Формат передачі кадру даних USART. Підключення USART. Апаратна частина USART. Швидкість прийому/передачі. Передача та прийом даних, переривання модуля USART».
Лекція 24. «Комунікаційні УВВ мікроконтролерів ARM Cortex M3. Інтерфейс SPI. Модуль
I2C».
Лекція 25. «Модулі СAN и USB мікроконтролерів ARM Cortex M3. CAN-
контролер. Модуль интерфейсу USB»
Лекція 26. «Програмування мікроконтролерів ARM Cortex M3. Загальні свідомості. Середовище розробки STM32 CubeMX. Типовий процес розробки програмного забезпечення»
Лекція 27. «Методика розробки програмного забезпечення для мікроконтролерів ARM Cortex M3. Середовище розробки програмного забезпечення IAR Embedded Workbench for ARM. Середовище розробки програмного забезпечення Keil u-Vision for ARM. Середови- ще розробки програмного забезпечення STM32 CubeIDE».
Лекція 28. «Приклади розробки програмного забезпечення и моделювання роботи цифрових пристроїв на базі мікроконтролерів сімейства STM32F32. Приклади програм цифрової обробки сигналів на С для мікроконтролерів STM32F32»
Лекція 29. «Апаратний цифровий фільтр на базі мікроконтролерів STM32 з ядром Cortex M4 Ключові поняття і принцип роботи цифрових фільтрів»
Лекція 30. «Апаратно програмна реалізація КИХ фільтра з використанням апаратного прис- корювача функцій фільтрації - модуля FMAC, в пристроях сімейства STM32G4»

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота Курсова робота
Метою курсової роботи (КР) є закріплення та поглиблення знань з теорії цифрової схемотехніки, придбання практичних навичок з принципів побудови мікроконтролерних пристрів.
Завдання курсового проекту можна сформулювати таким чином:
• відповідно до завдання розробити алгоритм роботи мікроконтролерного пристрою, вибрати необхідні первинні перетворювачі (датчики);
• вибрати мікроконтролер(або мікроконтролери), що задовольняють вимогам швид- кодії і функціональними можливостями реалізації алгоритму, а також з урахуванням прос- тоти і менших витрат;
• розробити структурну та принципову електричні схеми мікроконтролерного при-
строю;
• з урахуванням обраних мікроконтролерів, вибрати інструментальні засоби для роз-
робки програми виконання алгоритму, розробити програму та здійснити її налагодження;
• обрати інструментальне середовище, в якому здійснити моделювання роботи при- строю;
Індивідуальні теми, що надаються студентам, присвячені розробці апаратного та програмного забезпечення для мікроконтролерного пристрою що входить до складу не- складних радіоелектронних або телекомунікаційних систем.
Типове завдання на курсову роботу.
Розробити мікропроцесорний пристрій (МПП),

апаратна частина якого включає: два однокристальних мікроконтролерів (МК1,МК2) сі- мейства AVR (Mega/Tiny); клавіатура на К клавіш; датчик вхідного сигналу з аналоговим виходом (наприклад: мікрофон, датчики температури, вологості, тензодатчик, інш.); при- строї виводу інформації: індикатори типу 7SEG та LCD ;
програмне забезпечення МПП: провести ініціалізацію мікроконтролерів; після рестарту мікроконтролери працюють в режимі генерування відеоімпульсів с періодом Т мс і трива- лістю  мс. Один з мікроконтролерів повинен використовувати для цього свої таймери- лічильники. Мікроконтролер МК1 очікує факту натиснення клавіші з клавіатури (можливо по перериванню), визначає код натиснутої клавіші N (N = 1…K) виводить його на два ін- дикатори 7SEG-BCD і пересилає його до мікроконтролера МК2, формуючи для останньо- го сигнал на переривання. Мікроконтролер МК2 після отримання сигналу на переривання здійснює введення N-відліків вхідного процесу з вбудованого АЦП. На МК2 реалізовано один з наступних алгоритмів цифрової обробки вхідного сигналу (PАR): обчислення сере- днього (сер.) значення з N відліків, пошук максимального (макс.) або мінімального(мін.) значення з N відліків. Мікроконтролер МК2 виводить в першу строку LCD індикатора LM016L номер варіанту КП “VAR = XX“, а в другу строку виводить значення параметру PAR Після цього всі мікроконтролери повинні знову перейти в режим генерування відеоі- мпульсів.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Поточний контроль полягає у виконанні:
- 15-х індивідуальних поточних завдань, які виконуються письмово і полягають в ро- зв'язуванні типових задач відповідно до мети та завдань лабораторних занять. Бездоганне виконання завдань практичних занять у 4 бали;
- двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з те- оретичної і практичної частин та проводяться у письмової формі Бездоганне виконання ко- жної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Підсумкова оцінка формується як накопичувальна за ре- зультатами оцінювання всіх навчальних елементів, які заплановані на семестр для виконан- ня здобувачами вищої освіти. Оцінку «зараховано» отримують здобувачі вищої освіти, за умови виконання всіх навчальних елементів не менш, ніж на 60 %.
Бездоганне виконання курсової роботи оцінюється у 60 балів. Захист роботи – 40 балів.