Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)
Sylabus przedmiotu Programowanie mikroprocesorów i architektura komputerów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Programowanie mikroprocesorów i architektura komputerów | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Systemów, Sygnałów i Elektroniki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Witold Mickiewicz <Witold.Mickiewicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Andrzej Biedka <Andrzej.Biedka@zut.edu.pl>, Tomasz Miłosławski <Tomasz.Miloslawski@zut.edu.pl>, Michał Raczyński <RM23892@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Informatyka (podstawy programowania w C) |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z podstawami techniki cyfrowej oraz budową programowaniem i zastosowaniami mikroprocesorów, mikrokontrolerówi i procesorów sygnałowych do realizacji zadań sterowania i przetwarzania danych w elektrotechnice |
| C-2 | Rozbudzenie zainteresowania oraz ukształtowanie umiejętności programowania mikroprocesorów, mikrokontrolerów i procesorów sygnałowych |
| C-3 | Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z różnorodnymi architekturami systemów komputerowych do zastosowań ogólnych i specjalistycznych |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Organizacja zajęć. Omówienie stanowisk dydaktycznych. Badanie tablic prawdy podstawowych funktorów logicznych. | 2 |
| T-L-2 | Badanie parametrów statycznych i dynamicznych funktorów logicznych. | 2 |
| T-L-3 | Badanie przerzutników cyfrowych. | 2 |
| T-L-4 | Synteza i badanie rejestrów. | 2 |
| T-L-5 | Synteza i badanie liczników | 2 |
| T-L-6 | Wykorzystanie środowisk symulacyjnych do modelowania układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. | 2 |
| T-L-7 | Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera. Proste struktury programowe w języku C. | 2 |
| T-L-8 | Obsługa portów I/O mikrokontrolera. Instrukcje logiczne i arytmetyczne w obsłudze portów. | 2 |
| T-L-9 | Układy czasowo-licznikowe mikrokontrolera. Tworzenie programów z wykorzystaniem różnych trybów pracy układów czasowo-licznikowych. | 2 |
| T-L-10 | Wektoryzowany układ przerwań mikrokontrolera. Tworzenie programów przerwaniowej obsługi układów czasowo-licznikowych. | 2 |
| T-L-11 | Układy wyświetlania informacji z wyświetlaczami siedmio-segmentowymi. | 4 |
| T-L-12 | Układy wprowadzania informacji: układy stykowe, klawiatury. | 2 |
| T-L-13 | Sterowanie silnika krokowego. | 2 |
| T-L-14 | Oprogramowanie kanałów PWM. | 2 |
| T-L-15 | Oprogramowanie przetwornika A/C. | 2 |
| T-L-16 | Oprogramowanie portu szeregowego UART. Transmisja informacji do komputera PC. | 4 |
| T-L-17 | Sterowanie modułów wyświetlaczy LCD. | 2 |
| T-L-18 | Podstawy programowania DSP. Wykorzystanie zasobów mikroprocesora do realizacji operacji DSP. | 4 |
| T-L-19 | Obsługa peryferiów mikrokontrolera przy realizacji algorytmów DSP. | 4 |
| T-L-20 | Przetwarzanie sygnału sample-by-sample. Implementacja filtrów cyfrowych w dziedzinie czasu. | 2 |
| T-L-21 | Przetwarzanie sygnałów w dziedzinie częstotliwości. | 2 |
| T-L-22 | Implementacja miernika mocy czynnej i biernej z wykorzystaniem DSP. | 2 |
| T-L-23 | Implementacja algorytmów sterowania silnikiem elektrycznym. | 2 |
| T-L-24 | Zaliczenie zajęć. | 1 |
| 55 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do techniki cyfrowej. Sygnały cyfrowe. Kodowanie informacji. Algebra Boole'a. | 2 |
| T-W-2 | Bramki logiczne. Synteza układów kombinacyjnych. | 2 |
| T-W-3 | Opis i synteza układów sekwencyjnych. Wykorzystanie elementów techniki cyfrowej w konstrukcji układów mikroprogramowalnych. | 2 |
| T-W-4 | Omówienie cech i budowy wewn. wybranych typów mikroprocesorów. | 2 |
| T-W-5 | Wprowadzenie do programowania wybranych wewnętrznych struktur mikroprocesora: porty, timer. | 2 |
| T-W-6 | Programowanie wybranych wewnętrznych struktur mikroprocesora: system przerwań. | 2 |
| T-W-7 | Komunikacja szeregowa USART, I2C i SPI. | 2 |
| T-W-8 | Sterowanie z wykorzystaniem modulacji szerokości impulsów (PWM). | 1 |
| T-W-9 | Procesor sygnałowy: podobieństwa i różnice w stosunku do mikroprocesora, obszar aplikacji. | 2 |
| T-W-10 | Metody implementacji podstawowych algorytmów przetwarzania sygnałów w procesorze sygnałowym. | 3 |
| T-W-11 | Architektury komputerów powszechnego użytku i systemów wbudowanych. Zaliczenie wykładu. | 5 |
| 25 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. Zaliczenie zajęć. | 55 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć | 17 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 3 |
| 75 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 25 |
| A-W-2 | Samodzielne studiowanie materiałów literaturowych i umiejętności programowania. | 20 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 5 |
| 50 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład z wykorzystaniem prezentacji |
| M-2 | Demonstracja zrealizowanych algorytmów na procesorze |
| M-3 | Stanowisko laboratoryjne: nauka programowania procesora |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena z pracy pisemnej sprawdzającej przygotowanie studenta do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po praktycznym zaliczeniu zajęć laboratoryjnych na podstawie nabytych umiejętności oraz ocen cząstkowych. |
| S-3 | Ocena formująca: Ocena pracy w zespole laboratoryjnym. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_B08_W01 Student zna budowę i rozumie zasady działania podstawowych układów techniki cyfrowej. | EL_1A_W07, EL_1A_W14, EL_1A_W24 | — | — | C-1 | T-W-1, T-W-2, T-W-3 | M-1 | S-4 |
| EL_1A_B08_W02 Student zna budowę i rozumie zasady działania mikroprocesorów, mikrokontrolerów i procesorów sygnałowych. Zna obszary zastosowań tych układów. | EL_1A_W12, EL_1A_W13, EL_1A_W14, EL_1A_W24 | — | — | C-1, C-2 | T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-10, T-W-9 | M-1 | S-4 |
| EL_1A_B08_W03 Student zna budowę i rozumie zasady działania systemów komputerowych. | EL_1A_W13, EL_1A_W14, EL_1A_W24 | — | — | C-3 | T-W-11 | M-1 | S-4 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_B08_U01 Student umie zaprojektować, przeprowadzić symulację i zrealizować prosty układ cyfrowy z wykorzystaniem podstawowych elementów logicznych. | EL_1A_U01, EL_1A_U07, EL_1A_U17, EL_1A_U22 | — | — | C-1, C-2 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6 | M-3, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| EL_1A_B08_U02 Student potrafi zrozumieć i przeanalizować określony problem techniczny, stworzyć algorytm jego rozwiązania i zaprogramować mikrokontroler w systemie realizującym to zadanie. | EL_1A_U01, EL_1A_U07, EL_1A_U17, EL_1A_U22 | — | — | C-1, C-2 | T-L-9, T-L-14, T-L-13, T-L-16, T-L-15, T-L-17, T-L-7, T-L-8, T-L-12, T-L-10, T-L-11 | M-3, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| EL_1A_B08_U03 Student potrafi zrozumieć i przeanalizować określony problem przetwarzania danych, stworzyć algorytm jego rozwiązania i zaprogramować procesor sygnałowy w systemie realizującym to zadanie. | EL_1A_U01, EL_1A_U07, EL_1A_U17, EL_1A_U22 | — | — | C-1, C-2 | T-L-19, T-L-20, T-L-21, T-L-22, T-L-24, T-L-18, T-L-23 | M-3, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_B08_W01 Student zna budowę i rozumie zasady działania podstawowych układów techniki cyfrowej. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części zaliczenia dotyczącego efektu kształcenia. | |
| EL_1A_B08_W02 Student zna budowę i rozumie zasady działania mikroprocesorów, mikrokontrolerów i procesorów sygnałowych. Zna obszary zastosowań tych układów. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| EL_1A_B08_W03 Student zna budowę i rozumie zasady działania systemów komputerowych. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_B08_U01 Student umie zaprojektować, przeprowadzić symulację i zrealizować prosty układ cyfrowy z wykorzystaniem podstawowych elementów logicznych. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| EL_1A_B08_U02 Student potrafi zrozumieć i przeanalizować określony problem techniczny, stworzyć algorytm jego rozwiązania i zaprogramować mikrokontroler w systemie realizującym to zadanie. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| EL_1A_B08_U03 Student potrafi zrozumieć i przeanalizować określony problem przetwarzania danych, stworzyć algorytm jego rozwiązania i zaprogramować procesor sygnałowy w systemie realizującym to zadanie. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). |
Literatura podstawowa
- Analog Devices, ADSP-21161 SHARC DSP Hardware Reference, 2002, wersja elektroniczna dostępna na stronie www.analog.com
- Kernighan Brian, Ritchie Dennis, Język ANSI C. Programowanie. Wydanie II, Helion, Gliwice, 2010
- Kardaś Mirosław, Mikrokontrolery AVR. Język C - podstawy programowania, ATNEL, Szczecin, 2013
- Francuz Tomasz, Język C dla mikrokontrolerów AVR. Od podstaw do zaawansowanych aplikacji. Wydanie II, Helion, Gliwice, 2015
Literatura dodatkowa
- John Tomarakos, Dan Ledger, Using The Low-Cost, High Performance ADSP-21161 SIMD Digital Signal Processor For Digital Audio Applications, DSP Applications Group, Analog Devices, 2001, Revision 2.0 - 8/9/01