1. SylabUZ
2. Wydział Nauk Inżynieryjno-Technicznych
3. semestr zimowy 2021/2022
4. Automatyka i robotyka - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Procesory sygnałowe i mikrokontrolery

Wygeneruj PDF dla tej strony

Procesory sygnałowe i mikrokontrolery - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

- zapoznanie studentów z podstawowymi układami mikroprocesorowymi i procesorami sygnałowymi,
- zapoznanie studentów ze specyfiką stosowania procesorów sygnałowych,
- zapoznanie studentów z narzędziami do programowania i uruchamiania systemów mikroprocesorowych,
- ukształtowanie umiejętności podstaw programowania w języku assemblera i językach wyższego poziomu,
- ukształtowanie umiejętności doboru typu odpowiedniego mikroprocesora do wymaganego zadania.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Podstawy elektroniki, Podstawy techniki cyfrowej i mikroprocesorowej, Architektura systemów komputerowych, Programowanie z elementami algorytmiki

Zakres tematyczny

Historia, tendencje rozwojowe i porównanie cyfrowych procesorów sygnałowych. Podstawowe cechy procesorów sygnałowych. Różnice pomiędzy cyfrowym procesorem sygnałowym a mikrokontrolerem i mikroprocesorem. Architektury procesorów sygnałowych: sprzętowy układ mnożący, architektura typu Harvard, architektury wieloszynowe, przetwarzanie potokowe, skoki z opóźnieniem, operacje równoległe, długi akumulator, układ przesuwający, bufor cyrkulacyjny. Tryby adresowania pamięci: bezpośrednie, pośrednie, natychmiastowe, cyrkulacyjne, z rewersją bitów. Układy bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA). Układy wieloprocesorowe.
Formaty danych stosowane w procesorach sygnałowych stałoprzecinkowych i zmiennoprzecinkowych. Arytmetyka stało- i zmiennoprzecinkowa.
Procesory stałoprzecinkowe. Charakterystyki procesorów rodziny ADSP-CM4xx oraz TMS320C2xx.
Procesory sygnałowe typu VLIW. Charakterystyka procesorów rodziny TMS320C6x.
Procesory zmiennoprzecinkowe. Charakterystyki procesorów rodziny ADSP-210xx oraz TMS320C67xx.
Porównanie list rozkazów procesorów. Narzędzia do programowania procesorów sygnałowych. Zastosowanie języka C do programowania procesorów. Oprogramowanie, pakiet: VisualDSP i Code Composer.
Implementacja podstawowych struktur układów cyfrowego przetwarzania sygnałów za pomocą procesorów sygnałowych: filtry typu IIR, FIR, banki filtrów, dyskretne przekształcenie Fouriera, interpolatory i decymatory sygnałów, generacja sygnałów. Zastosowanie procesorów sygnałowych do przetwarzania obrazów i sygnałów akustycznych.
Zastosowanie procesorów sygnałowych w układach sterowania . Specjalizowane układy procesorów sygnałowych do zastosowań energoelektronicznych np. typu: ADSP-CM4xx, TMS320F28xx.
Mikrokontrolery - charakterystyka zasobów, podstawowe właściwości. Przegląd podstawowych rodzin mikrokontrolerów. Środki wspomagające oprogramowanie i uruchamianie systemów mikroprocesorowych. Zastosowanie mikrokontrolerów do systemów wbudowanych.
Rodziny procesorów typu ARM.

Platformy: Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone, STM, Jetson Nano itp.

Metody kształcenia

Wykład: wykład konwencjonalny
Laboratorium: ćwiczenia laboratoryjne

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwiów przeprowadzonych w formie pisemnej
Laboratorium - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium
Składowe oceny końcowej = wykład: 60% + laboratorium: 40%.

Literatura podstawowa

1. Dąbrowski A. (red.): Przetwarzanie sygnałów przy użyciu procesorów sygnałowych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1997.
2. Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1999.
3. Chassaing R.: Digital Signal Processing with C and the TMS320C30, John Wiley & Sons, 1992.
4. Stallings W.: Organizacja i architektura systemu komputerowego, WNT, Warszawa, 2009.
5. Biernat J.: Metody i układy arytmetyki komputerowej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2001.
6. Biernat J.: Architektura komputerów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2013.
7. Sozański K.: Digital signal processing in power electronics control circuits, second edition, Springer-Verlag,  London, 2017. 

8.  A. Elahi, T. Arjeski, ARM Assembly Language with Hardware Experiments, Springer-Verlag, 2015.

9.  Gadre, D. V., Gupta, S., Getting Started with Tiva ARM Cortex M4 Microcontrollers, Springer-Verlag, 2018.

9. Trevennor, A., Experimenting with AVR Microcontrollers, Springer, 2014.

 

 

 

Literatura uzupełniająca

1. Szabatin J.: Przetwarzanie sygnałów, Warszawa, 2003.
2. Materiały firmowe firm Texas Instruments i Analog Devices
3. Oppenheim A.V., Schafer R.W.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1979.
4. Embree P.M., Kimble B.: C Language Algorithms for Digital Signal Processing, Prentice Hall, 1991.
5. Stranneby D.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004.
6. Arduino, https://www.arduino.cc/
7. Raspberry Pi, https://www.raspberrypi.org/
8. Beagle Board, http://beagleboard.org/bone
9. ARM, https://www.arm.com/
10. B. Pochopień, Arytmetyka systemów cyfrowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2003.
11. Texas Instruments, www.ti.com
12. Logisim, http://www.cburch.com/logisim/

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr hab. inż. Krzysztof Sozański, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 22-04-2021 13:53)