СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012 Приложение Б Силлабус (памятка) учебной дисциплины

СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
Приложение Б
Силлабус (памятка) учебной дисциплины
«Современные микроконтроллеры»
( 3 семестр)
для студентов направления 200100 «Приборостроение»
Составил доцент Кривобоков Д.Е.
Утверждаю ___________
Зав.кафедрой С.П.Пронин
«__» ________ 2012 года
1 Содержание дисциплины
Учебные занятия (часы)
Аудиторные занятия
Семестр
3
Всего
144
всего
аудиторных
занятий
45
лекц.
лаборат.
работы
практические
занятия
(семинары)
15
0
30
СРС
63
Наличие
курсовых
Форма
проектов, промежуточкурсовых ной аттестаработ,
ции (зачёт,
расчетных
экзамен)
заданий
-
экзамен
2 Содержание лекционных занятий
Лекции (15 часов)
Модуль 1. Архитектура
контроллеры ARM.
современных
контроллеров.
Микро-
1. Обзор современных микроконтроллеров, областей их применения,
предъявляемых к ним требований как в настоящем, так и в будущем. Акцентирование внимания на необходимых свойствах, которыми должен обладать
микроконтроллер в приборах контроля. Общее знакомство с архитектурой
микроконтроллеров ARM (семейство Cortex). (2 часа [1-3], ПК-1,4)
2. Изучение архитектуры микроконтроллера ARM Cortex. Системные
регистры, общие правила работы с периферийным оборудованием микроконтроллера. Организация прерываний микроконтроллера. Порты вводавывода общего назначения (GPIO), регистры конфигурации, ввода, вывода.
1
СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
Таймеры/счетчика, типы таймеров, режимы работы, регистры конфигурации,
режим ШИМ. (2 часа, [2-4], ПК-1,4)
Модуль 2. Программные и аппаратные средства программирования
микроконтроллеров ARM
3. Обзор и анализ основных программных продуктов микроконтроллеров ARM. Языки программирования, компиляция, отладка программного
проекта. Демонстрация написания и отладки программ. (2 часа [1-3], ОК-2,
ПК-1,4)
4. Обзор и анализ стандартных библиотек программных средств программирования микроконтроллеров ARM. Методы побитовых операций с регистрами. Анализ фрагментов программ организации алгоритмов обработки
измерительных сигналов и работы с периферийными устройствами микроконтроллера. [2 часа [11-12], ОК-2, ПК-1,4)
Модуль 3.Применение микроконтроллеров ARM в приборах контроля. Разработка блоков управления и обработки информационных
сигналов
5. Анализ задач, решаемых в приборах контроля, для преобразования
измерительных сигналов и управления измерительным процессом. Особенности взаимодействия с объектами в реальном времени. Методы регистрации
программных и аппаратных сбоев, защита от сбоев и минимизация их последствия. Демонстрация реализации типовых алгоритмов. (2 часа, [1-4],
ПК-1, 21)
6. Анализ схемотехнических решений при подключении внешних периферийных устройств к микроконтроллерам ARM. Особенности электрического и частотного согласования микроконтроллера с внешними устройствами. Рекомендации по использованию портов ввода вывода (GPIO), распределение нагрузки, согласование по напряжению, особенности работы на
«длинные линии» (при применении последовательных интерфейсов). Применение менеджеров питания, источников опорного напряжения, правила объединения точек общего потенциала. (2 часа [3,11], ПК-1, 21)
7. Демонстрация и анализ типовых блоков обработки измерительной
информации и управления приборов контроля, на базе микроконтроллеров
ARM. Устройство сбора и обработки информации (работа с устройствами
ввода-вывода в реальном времени, реализация генератора сигналов различной формы), блоки аналитических приборов контроля (организация измерений с высокой скоростью, одновременное измерение нескольких взаимосвязанных параметров). Организация интерфейса с пользователем, подключение
2
СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
прибора к компьютеру в режиме Flash-накопителя и организация функций
обмена информацией и управления. (3 часа [4,5,12], ПК-1,21)
Практические работы (30 часов):
Модуль 1. Архитектура
контроллеры ARM.
современных
контроллеров.
Микро-
1. Освоение виртуальных средств моделирования микроконтроллеров
ARM. Изучение интерфейса, основных функций, средств и возможностей визуализации (2 часа [1, 10, 11, 12, 14], ПК – 1, 4)
2. Освоение работы с периферийными устройствами микроконтроллера
ARM. Настройка портов ввода-вывода микроконтроллера ARM для подключения к ним источников-приемников как дискретных, так и непрерывных
информационных сигналов . (2 часа [1, 10, 11, 12, 14], ПК - 1, 4)
3. Освоение работы с периферийными устройствами микроконтроллера
ARM. Настройка таймеров-счетчиков, аналогово-цифровых преобразователей (АЦП), прерываний, реализация функций стабилизации напряжения, генератора сигналов сложной формы с применением широтно-импульсного
модулирования (2 часа [1, 12], ПК – 1, 4)
4. Освоение работы с периферийными устройствами микроконтроллера
ARM. Применение интерфейсов I2C, SPI, SUART, USB, для подключения к
микроконтроллеру внешних источников, а также приемников информации
(АЦП, ЦАП, Flesh-память, LCD – индикаторы, микроконтроллеры) (2 часа [1,
12], ПК – 1, 4)
Модуль 2. Программные и аппаратные средства программирования
микроконтроллеров ARM
5. Освоения программных продуктов разработки программирования и
отладки микроконтроллеров ARM. Разработка программ, реализующих алгоритмы обработки измерительной информации (статистическая обработка,
фильтрация, восстановление сигнала, реализация функциональных моделей
объекта измерений и измерительного процесса) (4 часа [2,5, 6, 10, 12], ОК-2,
ПК - 1)
6. Разработка программного обеспечения для микроконтроллера ARM,
реализующего алгоритмы сбора информации и формирования управляющих
воздействий с учетом особенностей объекта измерений. Реализация алгоритмов самонастройки модели объекта измерений. (4 часа [2,5, 6, 10, 12], ОК-2,
ПК – 1, 4)
7. Разработка программного обеспечения для микроконтроллера, реализующего алгоритмы устройства сбора и обработки информации, при использовании интерфейсов I2C, SPI, SUART, USB. Особенности раздельного и одновременного применения интерфейсов(4 часа [2,5, 6, 10, 12], ОК-2, ПК – 1,
4)
3
СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
Модуль 3.Применение микроконтроллеров ARM в приборах контроля. Разработка блоков управления и обработки информационных
сигналов
8. Разработка схемотехнических решений применения микроконтроллеров ARM в приборах контроля. Применение виртуальных средств моделирования для оценки работоспособности схемотехнических решений. Применение отладочных (тестовых) плат для подключения внешних устройств (АЦП,
ЦАП, Flesh-память, LCD – индикаторы). (6 часа [1, 12], ПК – 1, 21)
9. Применение микроконтроллеров ARM в устройствах реального времени. Разработка устройств сбора данных, предназначенных для анализа динамических характеристик непрерывного входного сигнала, а так же стабилизации этих характеристик. Особенности организации работы микроконтроллера в устройствах реального времени, требования к быстродействию, организации алгоритмов предварительной обработки входных данных, основных вычислений, управления, организации обратных связей. (4
часа [2, 3, 7, 10-13], ПК - 1, 21)
4 Литература и учебно-методические материалы
Основная литература:
1. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум; СПб.: Питер,
2010. – 844 с. – 10 экз.
2. Новиков, Ю. В. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие / Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов; М.: Интернет-Ун-т информ. технологий, 2009.-357 с. – 3 экз.
3. Ямпурин, Н. П. Электроника : учебное пособие / Н. П. Ямпурин, А. В.
Баранова, В. И. Обухов; М.: Академия, 2011. – 240 с. – 3 экз.
4. Головин, И. Г. Языки и методы программирования / И. Г. Головин, И.
А . Волкова; М.: Академия, 2012. – 304 с. – 3 экз.
Дополнительная литература:
5. Анашкина, Н. В. Технологии и методы программирования / Н. В. Анашкина, Н. Н. Петухова, В. Ю. Смольянинов; М.: Академия, 2012. – 384 с. – 1
экз.
6. Баженова, И. Ю. Языки программирования / И. Ю. Баженова; М.: Академия, 2012. – 368 с. – 1 экз.
7. Калашников А. Научные основы нанотехнологий и новые приборы / А.
Калашников; Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 528 с. – 3 экз.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
8. Пакет прикладных программ Microsoft Office XP или Open Office, Keil
uVision (MDK-ARM), IAR Systems, Eclipse, MathCad;
9. Программа презентаций Microsoft Power Point;
10. Операционная система не ниже Microsoft Windows XP;
4
СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
Отечественные и зарубежные сайты по моделированию физических и
измерительных процессов:
11. Приборостроение, метрология и информационно - измерительные
приборы и системы [Электронный ресурс]: электронное научно-техническое
издание - Режим доступа: http://technomag.edu.ru/rub/281499/index.html;
12. Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника,
программирование [Электронный ресурс] : электронно-библиотечная система «Лань». – Режим доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=1087.
5 График контроля
Модуль
модуль 1
модуль 2
модуль 3
Вид занятия
Вид контрольного испытания
Время проведения
Вес в итоговом рейтинге
Практическая
работа№1
Сдача отчета
2 неделя
0,05
Практическая
работа№2
Сдача отчета
3неделя
0,05
Практическая
работа№3
Сдача отчета
4 неделя
0,05
Практическая
работа№3
Сдача отчета
5 неделя
0,05
Лекции 1-3
Письменный контрольный опрос
5 неделя
0,1
Практическая
работа№5
Сдача отчета
6 неделя
0,05
Практическая
работа№6
Сдача отчета
8неделя
0,05
Практическая
работа№7
Сдача отчета
10 неделя
0,05
Лекции №4-5
Письменный контрольный опрос
10 неделя
0,1
Практическая
работа№8
Сдача отчета
13 неделя
0,05
Практическая
работа№9
Сдача отчета
16 неделя
0,05
Лекции №6-8
Письменный контрольный опрос
16 неделя
0,1
В АлтГТУ принята 100-балльная шкала оценок согласно Положению о
модульно-рейтинговой системе квалиметрии (СМК ОПД 01-19-2005). Имен-
5
СТО АлтГТУ 16.68.1.2216 - 2012
но эти оценки учитываются при подсчёте рейтингов, назначении стипендии и
в других случаях. Традиционная шкала будет использоваться только в зачётных книжках. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75
баллов и выше – «отлично», 50-74 балла – «хорошо», 25-49 баллов – «удовлетворительно», менее 25 баллов – «неудовлетворительно» (незачтено).
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во
время каждой аттестации) и итогового рейтинга (после сессии).
Содержание текущей аттестации.
Содержание текущей аттестации А=ПС+3хПР+1КО в расчете А=1:
1 Посещаемость лекций и практических работ ПС (вес 0,2).
2 Выполнение и сдача практических работ ПР (на каждой аттестации
оцениваются 3 практических работы весом 0,1; вес в совокупности 0,3).
3 Написание тестов текущего контроля КО (2 контрольных опроса, вес
каждого 0,5.
Содержание промежуточной аттестации (форма - экзамен).
Форма промежуточной аттестации – экзамен (вес 0,25).
Итоговая оценка представляет собой совокупность взвешенных баллов:
по трем текущим контрольным опросам (вес каждого 0,1), защит практических работ №1-9 (вес 0,05), непосредственно балл за экзамен Э (вес 0,25):
ИТОГ= КО1..3+ЗПР1..9+Э.
Примечания:
1. Любой контрольный опрос, выполненный после срока без уважительной причины, оценивается на 10% ниже. Максимальная оценка в этом случае
90 баллов.
2. К экзамену допускаются студенты, выполнившие все практические
работы и написавшие все опросы.
3. «Автоматы» по дисциплине «Современные микроконтроллеры» не
выставляются.
6