Tantárgy » BMEVIAUAC06
Mikrokontroller alapú rendszerek
Microcontroller Based Systems
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Mikrokontroller alapú rendszerek
Microcontroller Based Systems
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIAUAC06 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Dr. Tevesz Gábor
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
tevesz.gabor@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | https://www.aut.bme.hu/Course/VIAUA348 | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
Architektúrális alapok (3 hét)
Digitális rendszerek központi egységei: mikroprocesszorok és mikrokontrollerek architektúrális összehasonlítása, kiválasztási szempontjai. 8/16/32 bites rendszerek, CISC/RISC architektúra. A megfelelő architektúra kiválasztásának jelentősége és hatása a rendszer legfontosabb jellemzőire (sebesség, bitkezelés, törtszámok kezelése, belső memória, regiszterbankok). Példák a megfelelő mikrokontroller architektúra kiválasztására. A 8 bites és a 32 bites mikrokontroller-architektúrák egy-egy neves képviselőjének megismerése (8051 és Cortex M4 mikrokontrollerek). Programozási modell, megszakítási rendszer.
Hardverközeli programok fejlesztése (4,5 hét)
Assembly, C és blokkorientált hardver-közeli programfejlesztés. A szoftverfejlesztés folyamata. Programozási nyelvek, szoftverfejlesztés PC-re és beágyazott rendszerre. Programozási modell, utasításkészlet tulajdonságai. Tipikus ASM/C fejlesztő környezet bemutatása (SiLabs, Keil, STM), a firmware szerkezete (konfigurálás, startup kód, megszakítási rendszer, gyors megszakításkezelés bankváltásokkal.) ASM betétek és ASM függvények használata. Egész és törtszámok ábrázolása, szabványok, áttérések különböző számábrázolási méretek között. ASM és C programrészletek egyszerűbb részfeladatok megoldására. Komplett esettanulmány: egy valósidejű irányító rendszer szoftver rendszerterve szabadon konfigurálható mikrokontrollerek (SiLabs C8051Fxxx, STM32Fxxx Cortex-M4) alkalmazásával.Mikrokontrollerek tipikus integrált perifériái (3 hét)
Órajel-generátorok (belső, külső, PLL áramkörök), reset-, watch-dog áramkörök. Memória elemek (OTP ROM, flash, RAM, EEPROM). Időzítő és számláló egységek (üzemmódok, kvadratúra-enkóder, capture modul, PWM). Integrált aszinkron és szinkron kommunikációs egységek és protokollok (SCI, SPI, I2C, CAN). Digitális be- és kimenetek, a mikrokontroller I/O portok speciális kialakítása. Analóg be- és kimenetek.Mikrokontrollerek kapcsolódása környezetükhöz, tipikus illesztések (2,5 hét)
Külső órajel generátorok, külső memóriák illesztése (párhuzamos/soros, váróciklus-problémák – cache, gyorsítási lehetőségek). Analóg és digitális be- és kimenetek illesztési problémái, speciális perifériák. Jelkonvertálás fizikai rétegre (RS232, RS422, RS485, CAN, USB). EMC szempontok, leválasztások. Komplett esettanulmány: konkrét hardver tervezési példa a feladat megfogalmazásától a kapcsolási rajzig, a HW-SW rendszer kapcsolata.A hardver tervezés alapelvei és lépései (1 hét)
CAD rendszerek használata a hardver tervezésben: kapcsolási rajz, szimuláció, nyomtatott áramkör tervező rendszerek és ezek legfontosabb tulajdonságai. Formai és tartalmi követelmények, alkatrészek és áramkörök technológiai kérdései (hagyományos/felületszerelt, rétegszám megválasztása, forrasztási technológia választása, stb.). EMC kérdések. Élesztés, programozás, tesztelés interfészei. ISP jelentősége. Egyedi és szabványos (JTAG) felületek. Belső és külső boot loader, firmware update lehetősége és megoldásai.
A tárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse az iparban legelterjedtebben használt mikrokontroller architektúrákkal, azok kiválasztási szempontjaival. A megszerzett ismeretek segítségével a hallgatók képessé válnak mikrokontroller alapú rendszerek hardver tervezésére és alacsonyszintű szoftver rendszerének megvalósítására. A kettő közötti elválaszthatatlan kapcsolatot rövid esettanulmányok mutatják be.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
A tárgy anyaga előadásokon és gyakorlatokon kerül ismertetésre. Az előadások és a gyakorlatok az anyag ütemében váltogatják egymást, a gyakorlatokon példák és esettanulmányok formájában kerül elmélyítésre az előadásokon elhangzott elméleti tananyag.
Tanulástámogató anyagok
Online források
Tevesz G.: Mikrokontroller alapú rendszerek (Elektronikus jegyzet). BME AUT, 2017.; Ganssle, J. et al.: Embedded Hardware: Know It All. Elsevier/Newnes, 2007. Labrosse, J.J. et al.: Embedded Software: Know It All. Elsevier/Newnes, 2007.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
---
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
---
Általános szabályok
Követelmények:
a. A szorgalmi időszakban:egy zárthelyi, egy otthoni feladat
b. A vizsgaidőszakban:írásbeli vizsga
c. Elővizsga:van
Az aláírás megszerzésének feltétele mind a zárthelyi, mind az otthoni feladat elfogadható (legalább elégséges szintű) megoldása. A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte. A vizsgán el kell érni legalább az elégséges szintet, a tárgyból szerzett érdemjegy 25%-ban a zárthelyin, 75%-ban a vizsgán mutatott eredményből tevődik össze.
Pótlási lehetőségek:
A zárthelyihez a TVSZ előírásai szerint a szorgalmi időszakban 1 pótlási lehetőséget biztosítunk. Az otthoni feladat a pótlási hét végéig különeljárási díj ellenében pótolható.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
IMSc program:
A tantárgy egyes részei (fejezetek vagy fejezetrészek) elmélyülést tesznek lehetővé a tananyaghoz kapcsolódó összetettebb problémák, feladatok megértésében és megoldásában. Ezeket részben a tantárgy írásos tananyaga kitekintő fejezeteinek önálló feldolgozása, részben a tananyaghoz kapcsolódó összetettebb feladatok opcionális konzultációval segített önálló megoldása támogatja.
IMSc pontok:
IMSc pontot emelt szintű otthoni feladat, plusz zárthelyi és plusz vizsgafeladat elvégzésével lehet szerezni. Max. 8 pont szerezhető az otthoni feladat emelt szintű részének megoldásával, amennyiben az otthoni feladat kötelező részét sikeresen és jó minőségben elvégezte a hallgató. Részpontszám is szerezhető a kijelölt bíráló értékelése alapján. A zárthelyin és a vizsgán plusz („csillagos”) IMSc feladatért max. 6-6 pont szerezhető, amennyiben a zárthelyi ill. a vizsga normál része jeles osztályzatú értékelést kapott. Az IMSc pontok megszerzése az IMSc programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.
Ajánlott tantárgyak
---
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.