Ugradbeni računalni sustavi

Opis predmeta

Ugradbeni računalni sustavi i njihove primjene. Specifikacije komponenata. Standardi napajanja i njihova kompatibilnost. Porodice procesora i kontrolera. Unutrašnje sabirnice. Memorije. Ulazno-izlazne jedinice. Sklopovlje za inicijalizaciju i nadgledanje sustava. Serijske sinkrone i asinkrone sabirnice. Izvedbene tehnologije. Režimi smanjene potrošnje sustava. Alati i razvojna okolina. Postupci logičke sinteze. Jezici za opis sklopovlja. Vremenska specifikacija i simulacija. Specifičnosti programske podrške za ugradbene sustave. Meke mikrokontrolerske jezgre. Primjeri ugradbenih računalnih sustava.

Opće kompetencije

Student stječe temeljna znanja iz građe ugradbenih računalnih sustava, tehnologije za njihovu izvedbu, te njihove primjene.

Ishodi učenja

  1. definirati ugradbeni sustav, njegove elemente i arhitekturu
  2. razlikovati komponente sustava obzirom na tip signala, stupanj integracije, izvedbu i funkcionalnost
  3. analizirati i kreirati jednostvani ugradbeni računalni sustav
  4. razviti sklopovlje i programsku podršku ugradbenog računalni sustava s 8-bitnim mikrokontrolerom
  5. koristiti periferno sklopovlje ugrađeno u 8-bitne mikrokontrolere
  6. dizajnirati ugradbeni računalni sustav korištenjem FPGA sklopova
  7. koristiti programabilno logičko sklopovlje, PAL sklopove i programabilna logička polja (FPGA)

Oblici nastave

Predavanja

jedanput tjedno po tri sata predavanja

Provjere znanja

međuispit i završni ispit

Laboratorijske vježbe

6 puta u semestru

Konzultacije

-

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 50 % 24 % 50 % 24 %
Međuispit: Pismeni 0 % 33 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 33 %
Završni ispit: Usmeni 10 %
Ispit: Pismeni 50 % 66 %
Ispit: Usmeni 10 %
Napomena / komentar

Student stječe pravo pristupa usmenom dijelu ispita ako je na međuispitu i pisanom dijelu završnog ispita ostvario barem 50% bodova. Student stječe pravo pristupa usmenom dijelu ispita ako je na pisanom dijelu ispita ostvario barem 50% bodova. Pristupanje usmenom dijelu ispita nije obavezno.

Tjedni plan nastave

  1. Ugradbeni računalni sustavi - povijesni razvoj od Apollo guidance computera do iPhonea. Elementi i građa ugradbenog računalnog sustava.
  2. Podjele komponenti ugradbenih sustava po tipu signala, razini integracije, unutarnjoj i vanjskoj izvedbi i primjeni. Kućišta elektroničkih komponenti.
  3. Postupci projektiranja ugradbenih sustava na razini čipa i na razini sustava (tiskane pločice). Tehnička spcifikacija i standardi. Načini povezivanja komponenti, naponski standardi i standardi napajanja.
  4. Porodice digitalnih komponenata. Unipolarni i diferencijalni prijenos signala. Izvori smetnji i očuvanje integriteta digitalnog signala.
  5. Primjer jednostavnog digitalnog sustava. Od specifikacije do izvedbe i evaluacije. Vremenska analiza sabirničkog pristupa.
  6. Mikrokontroleri u ugradbenim računalnim sustavima. Osnovna građa mikrokontrolera. Primjer 8-bitnog mikrokontrolera. Razvoj sklopovlja računalnih sustava koji sadrže mikrokontrolere. Primjeri sklopovlja.
  7. Periferni sklopovi ugrađeni u mikrokontrolere. Analogno-digitalni pretvrač, pulse-width modulator, sklopovlje za hvatanje i usporedbu sklopovlje za nadzor rada. Razvoj programske podrške u asembleru. Primjeri programa za rad s ugrađenim perifernim sklopovljem.
  8. Međuispit.
  9. Reset sklopovlje, izvori takta, izvori napajanja. Primjer sustava koji sadrži 8-bitni mikrokontroler. EPROM enulator. Emulator mikrokontrolera. Razvoj programske podrše u C jeziku.
  10. Namjenska korisnička sučelja. Spajanje svjetlećih dioda, 7-segmentnih pokaznika i pokaznika s tekućim kristalima. I2C sabirnica. Zaštita sklopovlja i programske podrške od neovlaštenog kopiranja.
  11. Programabilno logičko sklopovlje, PAL sklopovi i programabilna logička polja (FPGA)
  12. Alati za razvoj programabilnog logičkog sklopovlja.
  13. Soft mikrokontrolerske jezgre, PicoBlaze
  14. Izvedba cijelog sustava u FPGA tehnologiji .
  15. Završni ispit.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
Elektroničko i računalno inženjerstvo (modul)
(5. semestar)
Računalno inženjerstvo (modul)
(6. semestar)
Računarska znanost (modul)
Izborni predmeti (6. semestar)

Literatura

(.), Computers as Components: Principles of Embedded Computer Systems Design Wayne Wolf Morgan Kaufmann 2000,
Mladen Vučić (2007.), Upotreba mikrokontrolera u ugrađenim računalnim sustavima, FER
Davor Petrinović, Mladen Vučić (2007.), Osnove projektiranja računalnih sustava, FER
Pong P. Chu (2008.), FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version, John Wiley & Sons, Inc.
Surhone, Tennoe, Henssonow (.), MICROBLAZE, Betascript publishing

Laboratorijske vježbe

Izvedba

ID 86535
  Ljetni semestar
4 ECTS
R0 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Auditorne vježbe
18 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

88 izvrstan
75 vrlo dobar
62 dobar
50 dovoljan