ПРИЛОЖЕНИЕ Д Памятка для студентов по изучению дисциплины

ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Памятка для студентов по изучению дисциплины
Б.3.ДВ.27.2. «Микроконтроллеры и их применение в информационной
безопасности» на 7 семестр
направления 090900 Информационная безопасность
Составил доценткафедрыВСИББорисовА.П.
Утверждаю
Зав. кафедрой ВСИБ А.Г.Якунин
_________________
«01» 092012 года
Содержание дисциплины
Изучение дисциплины «Микроконтроллеры и их применение в информационной
безопасности» происходит в7семестре. Учебный план предусматривает 17 часов лекций, 34
часа лабораторных работ, 21 час СРС,зачет.
Теоретический материал содержит:
Модуль 1.
1)Определение, классификация и история развития микропроцессоров. Обзор
существующих видов архитектур ядра. Сравнительные характеристики разных классов
микропроцессоров и их применение. Особенности программирования. – 4 часа. [1,4,6]
2)Основные задачи проектирования МПС. Однокристальные микро-ЭВМ и
контроллеры. Состав микропроцессорных систем (МПС), Особенности проектирования на
их основе. Шины данных и шины памяти, карта памяти. Виды адресации. – 4 часа. [1-6]
Модуль 2.
3)Системы команд микропроцессоров и микроконтроллеров. Блок арифметических и
логических команд. Команды пересылки данных. Побитовые команды и команды
тестирования. Средства разработки и отладки МПС – 4 часа. [1,3,6]
4)Аппаратное обеспечение работы микроконтроллера. Способы подключения к
источнику питания. Тактирование внешними и внутренними генераторами, временные
диаграммы.
Электрические
характеристики
портов
ввода/вывода.
Внешнее
программирование микроконтроллеров. – 4 часа. [1-7]
5)Работа
портов
ввода/вывода.
Электрическая
схема
портов
ввода/вывода.
Программирование портов ввода/вывода на запись и чтение. – 1 час. [1-2,5-7]
Лабораторные занятия (34 часа) Литература [1-8].
Лабораторная работа №1.Изучение среды программирования и средств отладки
микропроцессорных программ. Выполнение простейших операций с портами ввода/вывода.
Включение и выключение светодиодов. Задание определенной частоты мигания
светодиодов (8 часов) [1-8].
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Лабораторная работа №2.Устранение дребезга контактов. Воспроизведение бегущих
огней без/с использованием таймеров/счетчиков. Внешняя регулировка скорости
воспроизведения заданного светового эффекта (8 часов) [1-8].
Лабораторная работа №3.Разработка простейшего калькулятора на микроконтроллере
с использованием 2х, 3х и 4х байтных чисел. Подключение клавиатуры и ЖКИ с знакогенератором. (8 часов). [1-8]
Лабораторная работа №4.Освоение способов создания геометрических фигур на
графическом ЖКИ. (10 часов) [1-8]
Контрольное испытание
Лабораторная работа 1
Защита
Лабораторная работа 2
Защита
Лабораторная работа 3
Защита
Лабораторная работа 4
Защита
Зачет
График контроля
Время проведения
4 неделя
Вес в
итоговом
рейтинге
0,1
8 неделя
0,1
12 неделя
0,1
17 неделя
0,1
17 неделя
0,6
Литература и учебно-методические материалы:
Обязательная литература:
1. Новиков, Ю. В. Основы микропроцессорной техники: курс лекций /Ю. В. Новиков,
П. К. Скоробогатов.- М. : ИНТУИТ.ру , 2003 - 435 с. ил. - 50 экз
2.
Нарышкин Александр Кириллович.
Цифровые устройства и микропроцессоры:
[учеб.пособие для вузов радиотехн. специальностей] /А. К. Нарышкин.- М. : Академия ,
2006 - 317, [1] с. ил. - 52 экз
3.
Гусев Владимир Георгиевич. Электроника и микропроцессорная техника: [учеб.для
вузов по направлению подгот. бакалавров и магистров "Биомед. инженерия" по
направлению подгот. дипломир. специалистов "Биомед. техника"] /В. Г. Гусев, Ю. М.
Гусев.- М. : Высш. шк. , 2008 - 797, [1] с. ил. - 25 экз
Дополнительная литература:
Кириллович.
Цифровые устройства
[учеб.пособие для радиотехн. специальностей вузов] /А.
Академия , 2008 - 317, [1] с. ил., схемы - 13 экз
5.
Безуглов Дмитрий Анатольевич.
Цифровые устройства
учеб.пособие /Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко.- Ростов н/Д : Феникс
- 10 экз
4. Нарышкин Александр
и микропроцессоры:
К. Нарышкин.- М. :
и микропроцессоры:
, 2006 - 468, [1] с. ил.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
6. http://atmel.com/
7. http://easyelectronics.ru/avr-studio-likbez.html
2
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Состав программного обеспечения:
1.
ОперационнаясистемаWindowsXP.
2.
AVR Studio
Методические указания студентам
8. Борисов А.П. Учебно-методическое пособие по курсу "Микропроцессорная техника":
учеб. пособие /БорисовА. П.,Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова.-Барнаул: Изд-во
АлтГТУ, 2012.
В результате изучения дисциплины студенты должны обладать знаниями, умениями и
навыками, приведенными в таблице.
В результате изучения дисциплины
Кодкомпе
обучающиеся должны:
тенции
Содержание
по ФГОС компетенции (или ее
ВПО или
части)
Знать
уметь
владеть
ООП
Способностью
к
обобщению,
анализу, восприятию
- методикам
Среду
информации,
- работать с ПО работы вПО
программирования
ОК-8
постановке цели и
AVR Studio и AVR Studio
AVRStudioи
выбору путей ее
CodeVision
и
CodeVision
достижения, владеть
CodeVision
культурой
мышления
методиками
составления
схем
Способность
к
- подключать к
Языки
управления
саморазвитию,
отладочным
программирования
и контроля
самореализации,
платам внешние
assemblerи
С++
технологиче
ОК-11
приобретению новых
устройства
по
применительно к
скими
и
знаний, повышению
имеющимся
контроллерам
производств
своей квалификации и
интерфейсам на
Atmel
енными
мастерства
плате
процессами
на
основе
микроконтр
оллеров
Способностью
- работать с использовать
- назначение и отладочными
методиками
основные
возможности
платами
и подключени
ПК-1
естественнонаучные
микропроцессорны применять
их я
и
законы,
применять х
программных для
проверки составления
математический
средств
программного
схем
аппарат
в
кода
подключени
3
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Кодкомпе
тенции
Содержание
по ФГОС компетенции (или ее
ВПО или
части)
ООП
профессиональной
деятельности,
выявлять
сущность
проблем,
возникающих в ходе
профессиональной
деятельности
способностью
понимать сущность
и
значение
информации
в
развитии
современного
общества, применять
достижения
информатики
ивычислительной
техники,
перерабатывать
ПК-2
большие
объемы
информации
проводить
целенаправленный
поиск в различных
источниках
информации
по
профилю
деятельности, в том
числе в глобальных
компьютерных
системах
ПК – 16
способностью
использовать
инструментальные
средства
и
программирования
для
решения
профессиональных
задач
В результате изучения дисциплины
обучающиеся должны:
Знать
уметь
владеть
микропроцессор
ов
я
через
интерфейсы
к
персонально
му
компьютеру
составлять
электронные
схемы
и
- сущность и цели включать
автоматизации
Микроконтролле
общественных
и ры
и
их
производственных применение
в
объектов
информационно
й безопасности в
уже
готовые
схемы
технологию
работы
с
Ассемблером AVR
Studio и языком Си
оболочки
CodeVision
назначением
и
возможност
ями
функционал
ьноаппаратной
части
микропроце
ссоров
методиками
управленияз
накобуквенными
- осуществлять индикатора
аналогоми,
цифровые
основанным
преобразования
и на кодогенераторах,
знакосинтезатора
х и других
принципах
4
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Порядок вычисления рейтинга по дисциплине «Микроконтроллеры и их применение в
информационной безопасности»
1 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время
аттестации), семестрового (после окончания семестра) и итогового рейтинга (после сессии).
Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
 R i pi
RT 
 pi ,
где Ri – оценка за i-ю контрольную точку, pi – вес этой контрольной точки.
Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента
вычисления рейтинга.
Пусть студент получил следующие оценки. Выполнение и защита работы 1 – 72
балла, работы 2 – 57 баллов,работы 3 -45 баллов, работы4 – 0 баллов (не защищена). На
1-й аттестации (9 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
72  0,05  57  0,05  45  0,05  0 * 0,05
 43,5 .
0,05  0,05  0,05  0,05
На 17 неделе аналогичным образом учитываются выполнение и защита лабораторных
работ по темам 1-8.
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг по темам 1-8, расчетного
задания и с учётом посещаемости студентом занятий.
R СЕМ  0,9R  Б П
где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам
контрольных точек, Бп – дополнительные баллы за посещаемость занятий определённые по
следующей схеме
Итоговый рейтинг, помимо семестрового, учитывает рейтинговую оценку выполнения
экзаменационного задания с учетом его веса.В зачётку выставляется оценка,
соответствующая итоговому рейтингу.
Доцент кафедры вычислительных систем и информационной безопасности
__________________ БорисовА.П.
5
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Памятка для студентов по изучению дисциплины
Б.3.ДВ.27.2. «Микроконтроллеры и их применение в информационной
безопасности» на 8 семестр
направления 090900 Информационная безопасность
Составил доцент кафедрыВСИББорисов А.П.
Утверждаю
Зав. кафедрой ВСИБ А.Г.Якунин
_________________
«01» 092012 года
Содержание дисциплины
Изучение дисциплины «Микроконтроллеры и их применение в информационной
безопасности» происходит в 8 семестре. Учебный план предусматривает 33 часа лекций, 44
часа лабораторных работ, 49 часов СРС в семестре, 54 часа СРС во время сессии, экзамен.
Теоретический материал содержит:
Модуль 3.
6)МультиМикроконтроллеры и их применение в информационной безопасности,
основные конфигурации, области их использования – 3 часа [1-7]
7)Система прерываний. Использование регистра состояния системы. Виды регистров
и их работа. Виды регистров флагов прерываний и их работа. Приоритет прерываний и
возврат из прерываний. – 10 часа. [1-6]
8)Режимы
и
принципы
работы
счетчиков
и
таймеров
микропроцессоров.
Применение режима ШИМ и использование таймера для часов реального времени.
Применение аналогового компаратора и аналогово-цифрового преобразователя – 10 часа [16]
Модуль 4.
9)Работа периферийных устройств микропроцессоров и микроконтроллеров.
Разновидности используемых интерфейсов в микропроцессорах и микроконтроллерах.
Передача и прием данных по интерфейсам SPI, UART, TWI. – 6 часов. [1-7]
10)Использование EEPROM памяти. Конфигурационные ячейки для семейства
Atmel. Ячейки защиты и идентификации. Транспьютерные системы. Перспективные
проекты на МПС – 4 час. [1-4]
Лабораторные занятия (44 часа) Литература [1-8].
Лабораторная работа №5.Изучение интерфейсов UART и TWI. Осуществление
передачи данных между компьютером и микроконтроллером, вывод принятых данных с
6
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
компьютера на ЖКИ. (12 часов) [1-8]
Лабораторная работа №6.Изучение способов формирования простейших звуковых
сигналов. Формирование мелодии для музыкального звонка или информационного
оповещения. (12 часов) [1-8]
Лабораторная работа №7.Программирование АЦП. Режимы работы АЦП. Разработка
программы определения температуры в аудитории и вывод значения на ЖКИ. (12 часов) [18]
Лабораторная работа №8.Разработка функционального генератора с аналоговой
выходной функцией. (8 часа) [1-8]
Расчетное задание (20 часов; [8])
Расчетное задание направлена на выработку у студента опыта и навыков
самостоятельного изучение материала, освоение современных средств поддержки
разработчика микроконтроллеров (STK 500 и STK 600) по предметной области и
предполагает выполнение студентом следующей самостоятельной работы:
 Самостоятельное изучение одной из задач, используя данные преподавателем
источники литературы (срс - 3 часа);
 Разработка электрической схемы, реализующей решение задачи (срс - 2 часа);
 Разработка алгоритма работы микропроцессора в электронной схеме (срс - 3
часа)
 Разработка программного кода для микропроцессора (срс - 3 часа)
 Моделирование электрической схемы с микроконтроллером.(срс - 2 часа)
 Отладка программного кода (срс – 5 часов)
 Составление отчета о проделанной работе в соответствии с ЕСКД и ЕСПД (срс
- 2 часа)
Темы для расчетного задания:
1.
Формирование световых эффектов с помощью микроконтроллера
2.
Устройство нормализации звукового сигнала с помощью микроконтроллера
3.
Микропроцессорное управление мощным водонагревателем
4.
Охранное устройство с идентификацией доступа
5.
Микропроцессорное управление позиционированием видеокамеры
6.
Управление светофором с помощью микроконтроллера
7.
Метеостанция на основе микроконтроллера
8.
Устройство заряда аккумулятора под управлением микроконтроллера
9.
Кодовый замок с повышенной стойкостью к взлому на основе
микроконтроллера
10.
Функциональный генератор под управлением микроконтроллера
11.
«Бережливая» система освещения с микроконтроллерным управлением
12.
Микроконтроллерная система сигнализации обрыва отопительной системы
13.
Микроконтроллерное управление смесителем холодной и горячей воды
14.
Разработка 8-канальной платы сбора данных на базе микроконтроллера
15.
Разработка генератора прямоугольных импульсов с использованием
микроконтроллера
Расчетное задание оформляется по правилам ЕСКД и должна содержать
следующие разделы:


Титульный лист
Аннотацию, содержащую краткое описание проделанной студентом работы.
7
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012








Постановку задачи, описание задачи и конечного результата выполнения
задачи.
Описание способа решения задачи.
Подробное описание электрической схемы.
Подробное описание алгоритма работы программы микроконтроллера.
Описание работы микроконтроллера в электрической схеме.
Результаты моделирования работы микроконтроллера.
Заключение, в котором кратко отражается ход решения задачи, важные
выводы, полученные в результате моделирования, диаграммы, таблицы и другая
важная информация.
Список используемой литературы.
В результате проделанной работы студент должен:

Знать содержание и уметь рассчитывать практически, основные этапы
разработки систем, основанных на микропроцессорах или микроконтроллерах
 Понимать суть взаимодействия систем: программа–микроконтроллер–
электрическая схема.
Уметь составлять конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД.
Контрольное испытание
Лабораторная работа 5
Защита
Лабораторная работа 6
Защита
Лабораторная работа 7
Защита
Лабораторная работа 8
Защита
Защита расчетного
задания
Экзамен
График контроля
Время проведения
3 неделя
Вес в
итоговом
рейтинге
0,075
6 неделя
0,075
9 неделя
0,075
11 неделя
0,075
11 неделя
0,1
Во время сессии
0,6
Литература и учебно-методические материалы:
Обязательная литература:
1. Новиков, Ю. В. Основы микропроцессорной техники: курс лекций /Ю. В. Новиков,
П. К. Скоробогатов.- М. : ИНТУИТ.ру , 2003 - 435 с. ил. - 50 экз
2.
Нарышкин Александр Кириллович.
Цифровые устройства и микропроцессоры:
[учеб.пособие для вузов радиотехн. специальностей] /А. К. Нарышкин.- М. : Академия ,
2006 - 317, [1] с. ил. - 52 экз
3.
Гусев Владимир Георгиевич. Электроника и микропроцессорная техника: [учеб.для
вузов по направлению подгот. бакалавров и магистров "Биомед. инженерия" по
направлению подгот. дипломир. специалистов "Биомед. техника"] /В. Г. Гусев, Ю. М.
Гусев.- М. : Высш. шк. , 2008 - 797, [1] с. ил. - 25 экз
8
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Дополнительная литература:
4. Нарышкин Александр Кириллович.
Цифровые устройства
[учеб.пособие для радиотехн. специальностей вузов] /А.
Академия , 2008 - 317, [1] с. ил., схемы - 13 экз
5.
Безуглов Дмитрий Анатольевич.
Цифровые устройства
учеб.пособие /Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко.- Ростов н/Д : Феникс
- 10 экз
и микропроцессоры:
К. Нарышкин.- М. :
и микропроцессоры:
, 2006 - 468, [1] с. ил.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
6. http://atmel.com/
7. http://easyelectronics.ru/avr-studio-likbez.html
Состав программного обеспечения:
1.
ОперационнаясистемаWindowsXP.
2.
AVR Studio
Методические указания студентам
8. Борисов А.П. Учебно-методическое пособие по курсу "Микропроцессорная техника":
учеб. пособие /БорисовА. П.,Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова.-Барнаул: Изд-во
АлтГТУ, 2012.
В результате изучения дисциплины студенты должны обладать знаниями, умениями и
навыками, приведенными в таблице.
Кодкомпе
тенции
Содержание
по ФГОС компетенции (или ее
ВПО или
части)
ООП
Способностью
к
обобщению,
анализу, восприятию
информации,
ОК-8
постановке цели и
выбору путей ее
достижения, владеть
культурой
мышления
Способность
к
саморазвитию,
самореализации,
ОК-11
приобретению новых
знаний, повышению
своей квалификации и
мастерства
В результате изучения дисциплины
обучающиеся должны:
Знать
уметь
владеть
- методикам
Среду
- работать с ПО работы вПО
программирования
AVR Studio и AVR Studio
AVRStudioи
CodeVision
и
CodeVision
CodeVision
Языки
программирования
assemblerи
С++
применительно к
контроллерам
Atmel
- подключать к
отладочным
платам внешние
устройства
по
имеющимся
интерфейсам на
плате
методиками
составления
схем
управления
и контроля
технологиче
9
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Кодкомпе
тенции
Содержание
по ФГОС компетенции (или ее
ВПО или
части)
ООП
В результате изучения дисциплины
обучающиеся должны:
Знать
уметь
владеть
скими
и
производств
енными
процессами
на
основе
микроконтр
оллеров
ПК-1
ПК-2
ПК – 16
Способностью
использовать
основные
естественнонаучные
законы,
применять
математический
аппарат
в
профессиональной
деятельности,
выявлять
сущность
проблем,
возникающих в ходе
профессиональной
деятельности
способностью
понимать сущность
и
значение
информации
в
развитии
современного
общества, применять
достижения
информатики
ивычислительной
техники,
перерабатывать
большие
объемы
информации
проводить
целенаправленный
поиск в различных
источниках
информации
по
профилю
деятельности, в том
числе в глобальных
компьютерных
системах
способностью
использовать
- работать с
отладочными
- назначение и платами
и
возможности
применять
их
микропроцессорны для
проверки
х
программных программного
средств
кода
микропроцессор
ов
методиками
подключени
я
и
составления
схем
подключени
я
через
интерфейсы
к
персонально
му
компьютеру
составлять
электронные
схемы
и
- сущность и цели включать
автоматизации
Микроконтролле
общественных
и ры
и
их
производственных применение
в
объектов
информационно
й безопасности в
уже
готовые
схемы
назначением
и
возможност
ями
функционал
ьноаппаратной
части
микропроце
ссоров
технологию - осуществлять работы
с аналогометодиками
10
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Кодкомпе
тенции
Содержание
по ФГОС компетенции (или ее
ВПО или
части)
ООП
инструментальные
средства
и
программирования
для
решения
профессиональных
задач
В результате изучения дисциплины
обучающиеся должны:
Знать
уметь
Ассемблером AVR цифровые
Studio и языком Си преобразования
оболочки
CodeVision
владеть
управленияз
накобуквенными
индикатора
ми,
основанным
и на кодогенераторах,
знакосинтезатора
х и других
принципах
Порядок вычисления рейтинга по дисциплине «Микроконтроллеры и их применение в
информационной безопасности»
1 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время
аттестации), семестрового (после окончания семестра) и итогового рейтинга (после сессии).
Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
 R i pi
RT 
 pi ,
где Ri – оценка за i-ю контрольную точку, pi – вес этой контрольной точки.
Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента
вычисления рейтинга.
Пусть студент получил следующие оценки. Выполнение и защита работы 1 – 72
балла, работы 2 – 57 баллов, работы 3 -45 баллов, работы4 – 0 баллов (не защищена). На
1-й аттестации (9 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
72  0,05  57  0,05  45  0,05  0 * 0,05
 43,5 .
0,05  0,05  0,05  0,05
На 17 неделе аналогичным образом учитываются выполнение и защита лабораторных
работ по темам 1-8.
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг по темам 1-8, расчетного
задания и с учётом посещаемости студентом занятий.
R СЕМ  0,9R  Б П
где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам
контрольных точек, Бп – дополнительные баллы за посещаемость занятий определённые по
следующей схеме
11
СТО АлтГТУ 13.62.1.1195 –2012
Итоговый рейтинг, помимо семестрового, учитывает рейтинговую оценку выполнения
экзаменационного задания с учетом его веса.В зачётку выставляется оценка,
соответствующая итоговому рейтингу.
Доцент кафедры вычислительных систем и информационной безопасности
__________________ Борисов А.П.
12