K-INFO
HU
EN
Belépés

Nagyteljesítményű mikrovezérlők

High-performance Microcontrollers
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
Hatályosság vége:
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Nagyteljesítményű mikrovezérlők
High-performance Microcontrollers
Tantárgykód BMEVIMIM342
Tantárgyjelleg
Képzési szint
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 2 1 0
jelleg (kapcsolt/önálló) kapcsolt
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 4
Tantárgyfelelős
Tóth Csaba adjunktus
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Kar
Tantárgy weboldala
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
1. A mikrovezérlők piacán érzékelhető trendek a múltban és a jelenben. A piac várható alakulása a jövőben (elmélet/előadás):

 

A mikrovezérlők rövid történelme. A 8-bites mikrovezérlők fejlődése, a 32-bites mikrovezérlők megjelenése. A jelenleg piacon kapható generációk felbukkanása és fejlődése. A legelterjedtebb architektúrák felsorolása, várható jövőbeli trendek bemutatása.

 

2. A 32-bites mikrovezérlők általános felépítése, főbb blokkjaik (elmélet/előadás):

 

A jelenleg kapható 32-bites mikrovezérlők általános felépítése egy-két tipikus példa alapján. A fontosabb belső blokkok felsorolása és rövid bemutatása. Különbségek és hasonlóságok a 8-bites vezérlőkhöz képest.

 

3. Legelterjedtebb 32-bites processzormagok bemutatása (ARM, MIPS, PowerPC) (elmélet/előadás + demonstráció):

 

A legelterjedtebb processzormagok bemutatása, azok belső felépítésével és jellemzőivel mint utasításkészlet, regiszterek, megszakítás-kezelés stb.


4. Az ARM processzormag-család bemutatása ARM7, ARM9, ARM Cortex (elmélet/előadás + demonstráció):

 

Az egyes ARM családok részletes elemzése, különbözőségeik, hasonlóságok, az új Cortex alapú vezérlők és azok sajátosságainak ismertetése.


5. A system control block működésének bemutatása; az energiamenedzsment bemutatása (elmélet/előadás + demonstráció)

 

Egy-két tipikus 32-bites mikrovezérlőn keresztül bemutatjuk a system control block működését, a reset utáni elindulás folyamatát, a választható boot opciókat, az alapvető rendszerkonfigurációs opciókat, a mag- és periféria-órajel kiválasztási lehetőségeket, valamint az ehhez tartozó energiatakarékos módokat és azok hatását.


6. Külső és belső memóriák, külső memóriák illesztése, az External Memory Controller működése, DMA vezérlő és működése (elmélet/előadás + demonstráció)

 

Bemutatásra kerül a mintának használt mikrovezérlő(k) memória-felépítése. Ismertetésre kerülnek a lehetséges külső memória típusok valamint azok illesztésének módja.


7. A megszakításkezelő blokk és működése (elmélet/előadás + demonstráció)

 

Az adott mikrovezérlő(k)-höz tartozó vektoros megszakítás-kezelő blokk felépítése és használatának bemutatása.


8. Hagyományos mikrovezérlős perifériák ismertetése (elmélet/előadás + demonstráció)

 

A mintaként kiválasztott mikrovezérlő(k)-ben található hagyományos perifériák mint ADC, DAC, I2C, SPI, UART, PWM, CAN, watchdog timerek ismertetése, különbségek és eltérések a 8-bites verziókhoz képest.


9. Modern, 32-bites mikrovezérlőkre jellemző perifériák bemutatása (elmélet/előadás + demonstráció)

 

Ez a rész tartalmazza az USB, Ethernet, SD/MMC interfész, I2S interfészek bemutatását és használatuk rövid demonstrációját.


10. Szoftverfejlesztés 32-bites mikrovezérlőkre (elmélet/előadás + demonstráció)

 

A lehetséges fejlesztőkörnyezetek bemutatása, különös tekintettel a GNU GCC környezetre. Szoftverírás és -letöltés, debuggolás a kiválasztott mikrovezérlő(k)-höz.


11. Beágyazott operációs rendszerek és alkalmazása 32-bites vezérlőkön (elmélet/előadás + demonstráció)

 

A szoftveres részt a beágyazott operációs rendszerek rövid áttekintése folytatja: miben térnek el a normál PC-s operációs rendszerektől? Milyen sajátosságaik vannak? Bemutatásra kerülnek az alkalmazható operációs rendszer kategóriák konkrét példákon keresztül: uC-Os, FreeRTOS, eCos (Embedded Configurable Operation System), valamint röviden megemlítésre kerülnek a Linux és Windows beágyazott rendszerekben használt változatai is.

A tantárgy célkitűzése, hogy alapfokú beágyazott rendszeres ismeretekkel rendelkező hallgatók tudását kiegészítse a modern, nagy teljesítményű mikrovezérlős rendszerek felhasználásához, megértéséhez szükséges ismeretekkel. A tárgy bemutatja a 32-bites architektúrákon alapuló mikrovezérlők működését, tartalmazza az ezekkel való tervezéshez és fejlesztéshez szükséges hardver- és szoftverismereteket, illetve az elengedhetetlen tesztelési és debuggolási technológiákat. A tárgy feltételezi, hogy a hallgatók legalább alapszinten ismerik az egyszerűbb 8-bites mikrovezérlők felépítését, továbbá jártassággal rendelkeznek a C programozási nyelvben.   A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy:   (1) Ismerjék a mikrovezérlő piac trendjeit, az elmúlt 10 év változásait, valamint a jövőben várható tendenciákat. (2) Ismerjék a legfontosabb 32-bites architektúrákat: ARM, MIPS, PowerPC. Részletes ismeretekkel rendelkezzenek az ARM architektúra, ARM7, ARM9, ARM Cortex variánsairól. (4) Ismerjék a 32-bites mikrovezérlők általános felépítését és annak különbözőségeit a 8-bites mikrovezérlőkhöz képest. (5) Ismerjék az általában csak 32-bites mikrovezérlőknél alkalmazott komplexebb perifériák (pl. USB, Ethernet kontroller) működését és használatát. (6) Alkalmazási szinten ismerjenek legalább egy konkrét mikrovezérlőt, amely a fenti architektúrák valamelyikét implementálja. Ismerjék ennek a mikrovezérlőnek a perifériakészletét és hozzá tartozó fejlesztőkörnyezetet. (7) Képesek legyenek komplexebb szoftveralkalmazásokat vagy hardverterveket készíteni a megismert mikrovezérlőkkel.   Bár a tárgynak nem célja, hogy egyetlen mikrovezérlő használatát tanítsa meg, de a könnyű érhetőség miatt az egyes funkciók megvalósulását egy konkrét mikrovezérlőn mutatjuk be. Ez a mikrovezérlő végig fogja követni a tárgyat, és a legtöbb alkalmazási példát ezen keresztül demonstráljuk.

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

Előadás és gyakorlat (demonstráció).

Tanulástámogató anyagok

Online források
Az oktatók által készített óravázlatok, prezentációk, segédletek, amelyek letölthetők a tárgy honlapjáról.;  

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
A tárgy az alábbi BSc témakörök ismeretére épít: Mikrovezérlők alapszintű ismerete (Digitális technika II., VIIIA108)C programozás alapjai (A programozás alapjai 1., VIHIA106) További ajánlott témakörök:   8-bites mikrovezérlők felépítése (Mikrokontrollerek alkalmazástechnikája, VIMM9151 vagy Mikrokontroller alapú rendszerek VIAUA348).
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)
A tárgy az alábbi BSc témakörök ismeretére épít: Mikrovezérlők alapszintű ismerete (Digitális technika II., VIIIA108)C programozás alapjai (A programozás alapjai 1., VIHIA106) További ajánlott témakörök:   8-bites mikrovezérlők felépítése (Mikrokontrollerek alkalmazástechnikája, VIMM9151 vagy Mikrokontroller alapú rendszerek VIAUA348).
Általános szabályok
Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: Egy házi feladat elfogadható szintű teljesítése. A házi feladat háromféle módon teljesíthető: szoftver-/alkalmazásfejlesztés meglévő 32-bites demó panelre; egyszerű, saját panel készítése és élesztése; komplexebb hardver tervezése és részszoftver írása egy meglévő fejlesztőkártyára. b. Vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga. Pótlási lehetőségek: A zárthelyi szorgalmi időszakban egy alkalommal, pótlási időszakban szintén egy alkalommal pótolható. Házi feladat a pótlási időszakban pótolható. Házi feladat zárthelyivel nem helyettesíthető.
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

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

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.