Примерная программа учебной дисциплины микропроцессоры и микропроцессорные системы для специальности 2201 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Вид материала

Примерная программа

Содержание Пояснительная записка Примерный тематический план учебной дисциплины Раздел 1 Микропроцессоры Раздел 2 Процессоры общего назначения Раздел 3 Микропроцессорные системы Раздел 5 Интерфейсы встраиваемых микро­процессорных систем Раздел 7 Проектирование МС Курсовое проектирование Примерное содержание учебной дисциплины Раздел 1 МИКРОПРОЦЕССОРЫ Тема 1.1 История развития микропроцессоров Тема 13 Классификация и области применения современных МП 2 Процессоры общего назначения Тема 3.2 Архитектуры параллельных вычислительных Практические занятия Практическое занятие Тема 4.7 Особые режимы работы МК Тема 4.9 Интегрированная среда разработки программного обеспечения для семейства МК Практические занятия Практические занятия Практические занятия ... Полное содержание

Подобный материал:

• Рабочая программа учебной дисциплины микропроцессоры и микропроцессорные системы для, 378.72kb.
• Примерная программа учебной дисциплины источники питания средств вычислительной техники, 327.34kb.
• Программа сквозной практической подготовки для студентов направления 654600 специальности, 176.46kb.
• Методические указания и контрольные задания для студентов заочников Специальности 230101, 135.39kb.
• Микропроцессорные системы, 75.23kb.
• Микропроцессорные системы, 177.83kb.
• Рабочая программа по дисциплине технические средства информатизации для студентов специальности, 320.99kb.
• Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 13. 15 «Вычислительные, 126.11kb.
• Курс лабораторных работ для студентов специальностей 230101 "Вычислительные машины,, 318.37kb.
• Методические указания для студентов по выполнению курсового проекта для специальности, 336.26kb.

Федеральное агентство по образованию Институт проблем развития среднего профессионального образования

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

МИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

для специальности 2201 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

среднего профессионального образования (базовый уровень)

Москва 2005

Примерная программа учебной дисциплины «Микропроцессоры и микропроцессорные системы». - М.: Издательский отдел ИПР СПО, 2005.- 34 с.

Одобрена

Учебно-методическим советом по группе специальностей 2200 Инфор­матика и вычислительная техника.

Составлена в соответствии с госу­дарственными требованиями к ми­нимуму содержания и уровню под­готовки выпускников по специаль­ности 2201 Вычислительные маши­ны, комплексы, системы и сети среднего профессионального обра­зования.

Управление учреждений образова­ния Рособразования

«31» января 2005 г.


Составитель: Камкин А. Л.

Рецензент: Беликов В.П.

преподаватель Уральского
государственного колледжа
им. И. И. Ползунова

• преподаватель Московского
  математического колледжа
  

Редактор: Угольникова М.В.

Ответственный

за выпуск: Спрожецкая Н.В. - начальник отдела ИПР СПО

Замечания, предложения и пожелания по программе направлять в ИПР СПО по адресу: 109316, Москва, Волгоградский пр-т, 43. © ИПР СПО Рособразования, 2005

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Примерная программа учебной дисциплины «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» предназначена для реализации го­сударственных требований к минимуму содержания и уровню под­готовки выпускников по специальности 2201 Вычислительные ма­шины, комплексы, системы и сети среднего профессионального об­разования и является единой для всех форм обучения, а также для всех типов и видов образовательных учреждений, реализующих ос­новные профессиональные образовательные программы среднего профессионального образования.

Примерная программа служит основой для разработки образова­тельным учреждением рабочей программы учебной дисциплины.

Учебная дисциплина «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» является специальной, формирующей профессиональные знания, необходимые для будущей трудовой деятельности.

Преподавание учебной дисциплины «Микропроцессоры и мик­ропроцессорные системы» должно иметь практическую направлен­ность и проводиться в тесной взаимосвязи с другими общепрофес­сиональными и специальными дисциплинами: «Информационные технологии», «Операционные системы и среды», «Электронная тех­ника», «Математические и логические основы электронно-вычислительной техники», «Цифровая схемотехника», «Програм­мирование на языке высокого уровня», «Периферийные устройства вычислительной техники», «Компьютерные сети и телекоммуника­ции», «Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем». Формы проведения учебных занятий выби­раются преподавателем, исходя из дидактической цели, содержания материала и степени подготовки студентов.

В результате изучения дисциплины студент должен

иметь представление:

- о роли и месте знаний по дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» при освоении смежных дисци-


плин по выбранной специальности и в сфере профессиональ­ной деятельности;

• об истории развития и современном уровне развития микро­
  процессорной техники;
  
• о современных многофункциональных микроконтроллерах;
  
• о коммуникационных микроконтроллерах и системах на их
  основе;
  
• о процессорах цифровой обработки сигналов;
  
• о программируемой логике и ее применении в микропро­
  цессорных системах;
  
• об основных проблемах и перспективах развития микропро­
  цессорной техники;
  
• о процессе проектирования средств вычислительной техники;
  

знать:

• внутреннюю организацию микропроцессоров (МП);
  
• классификацию, возможности и области применения микро­
  процессоров;
  
• архитектуру микропроцессорных систем (МС);
  
• базовую структуру ЭВМ как микропроцессорной системы;
  
• процессоры общего назначения и системы на их основе;
  
• общие принципы организации кэш-памяти и функционирова­
  ния основной памяти современных микропроцессорных вы­
  числительных систем;
  
• семейство микроконтроллеров', их общую характеристику,
  номенклатуру этого семейства, состав, направления развития
  элементной базы микроконтроллеров, модульный принцип
  построения;
  
• программно-логическую модель ядра микроконтроллера
  (МК), способы адресации, систему команд, особенности орга­
  низации системы прерываний, организацию памяти и доступа
  к ней, программирование, режимы работы ядра МК;
  

• аппаратно-программные средства повышения надежности ра­
  боты МК;
  
• методику и средства проектирования микропроцессорных систем;
  
• средства программирования микропроцессорных систем;
  

уметь:

• выбирать микроконтроллер/микропроцессор при разработке
  конкретной системы;
  
• программировать микроконтроллеры и микропроцессорные
  системы.
  

Программа рассчитана на 140 часов аудиторных занятий, в том числе 30 часов отводится на практические занятия и 30 часов - на курсовое проектирование.

С целью систематизации и закрепления полученных теоретиче­ских знаний и практических умений образовательному учреждению рекомендуется в рабочей программе учебной дисциплины преду­смотреть самостоятельную работу студентов.

При разработке рабочей программы учебной дисциплины обра­зовательное учреждение может вносить изменения в содержание, уровень усвоения, последовательность изучения учебного материала и распределение учебных часов по разделам (темам), а также в пе­речень практических занятий, не нарушая логики изложения дисци­плины и при условии обязательного выполнения государственных требований по специальности.

Для лучшего усвоения учебного материала его изложение необ­ходимо проводить с применением технических и аудиовизуальных средств обучения.

Для проверки знаний студентов в рабочей программе рекоменду­ется указывать, по окончании изучения каких разделов следует про­водить рубежный контроль. Форму и сроки проведения контроля по дисциплине определяет образовательное учреждение.

Рабочая программа рассматривается цикловой комиссией и ут­верждается заместителем директора по учебной работе.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Наименование разделов и тем	Количество аудитор­ных часов при очной форме обучения
	Всего	[5 Т.Ч. практ. занят.
1	2	3
Введение	2
Раздел 1 Микропроцессоры	6
Тема 1.1 История развития микропроцессоров	2
Тема 1.2 Основные варианты архитектуры и структуры, микроархитектура совре­менных микропроцессоров	2
Тема 1.3 Классификация и области примене­ния современных МП	2
Раздел 2 Процессоры общего назначения	24	6
Тема 2.1 Структура и функционирование со­временных 32-разрядных процессоров	2
Тема 2.2 Регистровая модель	2
Тема 2.3 Внутренняя кэш-память	2
Тема 2.4 Система команд	10	6
Тема 2.5 Работа процессора в защищенном и реальном режимах	6
Тема 2.6 Прерывания и исключения. Обеспе­чение тестирования и отладки	2
Раздел 3 Микропроцессорные системы	10
Тема 3.1 Базовая структура ЭВМ как микро­процессорной системы. Архитектура и принципы функционирования МС	2

1	2	3
Тема 3.2 Архитектуры параллельных вычисли­тельных систем	4
Тема 3.3 Использование кэш-памяти и органи­зация основной памяти	4
Раздел 4 Микроконтроллеры 2	46	22
Тема 4.1 Состав семейства. Архитектура. Мо­дульный принцип построения	2
Тема 4.2 Процессорное ядро МК. Типы опе­рандов, способы адресации	2
1 cm;i 1.3 Система команд	8	6
Тема 1.4 Система прерываний	2
Тема 4.5 Порты ввода/вывода (параллельный и последовательный интерфейс)	4	2
Тема 4.6 Устройство управления и синхрони­зации	2
Тема 4.7 Особые режимы работы МК	2
Тема 4.8 Развитие МК	2
Тема 4.9 Интегрированная среда разработки программного обеспечения для се­мейства МК	6	4
Тема 4.10 Программирование микроконтролле­ра на языке ассемблера	Ь	4
Тема 4.11 Взаимодействие микроконтроллера с объектами управления	8	6
Тема 4.12 Общие сведения о коммуникацион­ных микроконтроллерах и процес­сорах цифровой обработки сигналов	2

Семейство МК по выбору образовательного учреждения.

1	2	3
Раздел 5 Интерфейсы встраиваемых микро­процессорных систем	8	2
Гема 5.1 Основные понятия. Шины VME, VXI, PCI	2
Тема 5.2 Шина USB	4	2
Тема 5.3. JTAG-интерфейс и системные функ­ции на его основе	2
Раздел 6 Применение программируемой ло­гики в микропроцессорных систе­мах	2
Тема 6.1 Общие сведения и классификация мик­росхем с программируемой логикой	1
Тема 6.2 Области применения микросхем с программируемой логикой	1
Раздел 7 Проектирование МС	12
Тема 7.1 Методика, средства и основные этапы проектирования	2
Тема 7.2 Средства и методы проектирования и автономной отладки аппаратных средств МП системы	2
Тема 7.3 Средства и методы разработки и от­ладки программного обеспечения	2
Тема 7.4 Средства и методы комплексной от­ладки МП систем	2
Тема 7.5 Проектирование БИС/СБИС с про­граммируемой структурой	4
Курсовое проектирование	30
Всего по дисциплине:	140	30

ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Студент должен

иметь представление:

- о роли и месте знаний по дисциплине в сфере профессиональ­
ной деятельности.

Цели и задачи дисциплины. Роль и место знаний по дисциплине в сфере профессиональной деятельности техника.

Основные понятия: микропроцессор, микропроцессорная систе­ма, микропроцессорная техника (МПТ), микроконтроллер, интег­рированный процессор (ИП). Принципы объединения микропроцес­соров, микроконтроллеров и интегрированных процессоров в се­мейства. Этапы создания систем на базе МК и ИП.

Раздел 1 МИКРОПРОЦЕССОРЫ Тема 1.1 История развития микропроцессоров

Студент должен

иметь представление:

- об основных направлениях развития микропроцессоров.

История развития микропроцессоров фирмы Intel. Процессоры семейства х86. Поколения процессоров. Современные 32 и 64-раз­рядные микропроцессоры. Процессоры фирм AMD, Cyrix, IBM, Motorola и др. Основные направления развития МП.

Тема 1.2 Основные варианты архитектуры и структуры, микроархитектура современных процессоров

Студент должен

знать:

• основные варианты архитектуры и структуры процессора;
  
• особенности микроархитектуры современных процессоров.
  

Основные понятия: архитектура процессора, регистровая или программная модель, регистры общего назначения, служебные ре­гистры, регистровая модель пользователя, регистровая модель су­первизора. Структура процессора, CISC, RISC, VLIW, Принстонская архитектура (архитектура Фон-Неймана), Гарвардская архитектура, конвейерный принцип выполнения команд, суперскалярная струк­тура процессора. Особенности микроархитектуры современных процессоров.

Тема 13 Классификация и области применения современных МП

Студент должен

знать:

• классификацию современных МП по функциональному
  признаку;
  
• области применения современных микропроцессоров и мик­
  роконтроллеров.
  

Классификация МП. Микропроцессоры общего назначения, спе­циализированные микропроцессоры, микроконтроллеры, цифровые процессоры сигналов, коммуникационные микроконтроллеры. Воз­можности МП. Области применения МП.

Раздел 2 ПРОЦЕССОРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Тема 2.1 Структура и функционирование современных 32-разрядных процессоров

Студент дол жен

знать:

• общую структуру процессоров семейства Intel P6;
  
• организацию конвейера команд;
  
• режимы работы процессора и организацию памяти.
  

Особенности и характеристики процессоров семейства Intel P6. Суперскалярная архитект\рл и организация конвейера команд. Ре­жимы работы процессора и организация памяти.

Тема 2.2 Регистровая модель

Студент должен

знать:

• основные функциональные регистры;
  
• регистры блока обработки чисел с плавающей точкой (регист­
  ры FPU);
  
• регистры обработки пакетов чисел с плавающей точкой (реги­
  стры SSE);
  
• системные регистры;
  
• служебные (модельно-специфические) регистры.
  

Основные понятия: регистры общего назначения, сегментные регистры, указатель команд, регистр флагов, признаки состояния, системные признаки, регистры данных, регистр тегов, регистр со­стояния, регистр управления FPCR, регистры-указатели команд и данных, регистры управления процессора, регистры системных ад­ресов.


10

11

Таблица глобальных дескрипторов, таблица дескрипторов пре­рываний, таблица локальных дескрипторов, сегмент состояния за­дачи. Регистры отладки.

Тема 2.3 Внутренняя кэш-память

Студент д о л ж е н

знать:

• структуру кэш-памяти;
  
• адресацию кэш-памяти;
  
• режимы работы кэш-памяти.
  

Основные понятия: кэш-память, кэширование, кэш-попадание, кэш-промах, внутренняя кэш-память, внешняя кэш-память, коге­рентность, снуппинг. Структура кэш-памяти. Адресация кэш­памяти, взаимодействие с основной памятью. Протокол MESI. Ре­жимы работы кэш-памяти.

Тема 2.4 Система команд

Студент должен

знать:

• типы двухадресных команд;
  
• общий формат команды;
  
• способы адресации операндов;
  
• группы операций с целыми числами;
  
• группы команд управления;
  
• группы команд операций над числами с плавающей точкой;
  
• форматы и диапазоны представления чисел;
  
• шесть видов контролируемых ошибок;
  
• недействительные операции FPU;
  
• группы операций ММХ;
  

• формат ММХ- команд;
  
• принцип SIMD-обработки;
  
• группы команд SSE и SSE2;
  
• форматы представления данных и выполнение операций;
  

уметь:

- работать с языком ассемблера.

Основные понятия: синтаксис команд на языке ассемблера, без­условная передача управления, условный переход, вызов системных программ, прерывания, циклы, операции над признаками, поддерж­ка языков высокого уровня, защита памяти, управление процессо­ром, префиксные байты, упакованные данные. Форматы команд и способы адресации. Операции над целыми числами. Операции управления. Операции над числами с плавающей точкой. Операции ММХ. Операции SSE и SSE2.

Практические занятия

Команды управления. Команды операций над числами. Команды SSE и SSE2.

Тема 2.5 Работа процессора в защищенном и реальном режимах

Студент дол жен

знать:

• определения режимов;
  
• формат селектора и дескриптора;
  
• типы сегментных дескрипторов;
  

• формат байта доступа для дескрипторов сегментов программ,
  данных, системных дескрипторов;
  

• размеры страниц;
  

12


форматы указателей при 32-разрядном и 36-разрядном адресе;

• виды контроля, реализуемые процессором Р6;
  
• правила доступа для сегментов программ и данных;
  
• правила, выполняемые при вызове программ через шлюз;
  
• формат дескриптора шлюза;
  
• определение многозадачности;
  
• команды переключения задач;
  
• формат дескриптора TSS;
  
• структуру сегмента TSS для процессора 8086;
  
• уровень привилегий программ, выполняемых в режимах;
  
• способы защиты, используемые в режиме 8086;
  
• способы обработки исключений (прерываний) в режиме;
  
• способы входа процессора в режим виртуального 8086;
  
• варианты выхода процессора из режима виртуального 8086;
  
• команды перехода из реального в защищенный и из защищен­
  ного в реальный режим.
  

Основные понятия: защищенный режим, реальный режим, режим виртуального 8086. Дескриптор, селектор, нуль-индикатор. Логиче­ский адрес, линейный адрес, физический адрес. Указатели таблиц и страниц, биты указателей.

Система привилегий; уровни привилегий. Обращения: к сегмен­там данных, к сегменту стека, к сегментам программ, к подчинен­ным сегментам, к неподчиненным сегментам, через шлюз. Шлюзы (вентили) вызова, многозадачность, сегмент состояния задачи, пере­ключение задач. Сегментация памяти в защищенном режиме. Стра­ничная организация памяти.

Защита памяти. Поддержка многозадачного режима. Реализация режима виртуального 8086 (V86). Функционирование процессора в реальном режиме.

Тема 2.6 Прерывания и исключения. Обеспечение тестирования

и отладки

Студент дол жен

зиать:

• определения прерываний и исключений;
  
• классификацию и количество прерываний и исключений;
  
• виды реализуемых прерываний;
  
• действия процессора при возникновении прерывания;
  
• варианты отладки, реализуемые процессорами;
  
• варианты тестирования и контроля функционирования.
  

Основные понятия: прерывание, исключения, маскируемые и не­маскируемые запросы прерываний, ошибки, ловушки и отказы, век­тор прерывания. Виды прерываний и исключений. Реализация их обслуживания. Причины возникновения исключений. Средства обеспечения отладки. Реализация тестирования и контроля функ­ционирования.

Раздел 3 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Тема 3.1 Базовая структура ЭВМ как микропроцессорной системы. Архитектура и принципы функционирования МС

Студент должен

знать:

- базовую структуру ЭВМ.

Микропроцессорная система: модули, магистраль; устройство управления, операционное устройство, регистровое запоминающее устройство ПЗУ, системная шина, выполнение основной програм­мы, вызов подпрограммы, прерывания и исключения, прямой дос­туп к памяти (DMA).


14

15

Тема 3.2 Архитектуры параллельных вычислительных систем

Студент должен

знать:

- принципы функционирования параллельных МС.

Архитектуры с разделяемой областью памяти. Архитектуры с распределенной областью памяти. Матричные системы. Машины, управляемые потоком данных. Систолические системы. Обобщен­ная архитектура параллельных систем.

Тема 3.3 Использование кэш-памяти и организация основной

памяти

Студент д о л ж е н

знать:

• о принципах организации кэш-памяти;
  
• о функционировании основной памяти;
  
• о механизмах защиты памяти.
  

Общие принципы организации кэш-памяти: понятия тега, индек­са и блока; механизмы кэш-памяти с прямым и ассоциативным ото­бражением данных; обновление информации в кэш-памяти; согла­сованность кэш-памяти. Кэш-память команд и данных: кэш-память адресной трансляции, внутренние кэш-памяти команд и данных; ал­горитм кэш-замещений; состояния кэш-памяти данных; согласован­ность внутренних кэш-памятей.

Функционирование памяти: трансляция сегментов, дескрипторы, таблицы дескрипторов, селекторы, регистры сегментов; адресация физической памяти; трансляция страниц, алгоритм адресной транс­ляции; комбинирование сегментной и страничной трансляции.

Защита памяти: механизмы защиты, уровень защиты сегментов, уровень защиты страниц; комбинирование защиты сегментов и страниц.

Раздел 4 МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ ³

Тема 4.1 Состав семейства. Архитектура. Модульный принцип

построения

Студент должен

знать:

• общую характеристику семейства микроконтроллеров МК;
  
• состав семейства микроконтроллеров МК;
  
• структурную схему МК;
  
• модульный принцип построения;
  
• варианты организации памяти в МС на основе МК;
  
• регистры специальных функций.
  

Общая характеристика семейства МК, его состав и области при­менения. Направления развития элементной базы. Модули, состав­ляющие контроллер. Организация памяти МК. Регистры специаль­ных функций.

Тема 4.2 Процессорное ядро МК. Типы операндов, способы

адресации

Студент должен

знать:

• состав процессорного ядра;
  
• типы операндов и способы их адресации.
  

16

■' Семейство МК по выбору образовательного учреждения.

17

Арифметическо-логическое устройство, регистры, аккумулятор. Резидентная память: память программ и память данных, типы опе­рандов, способы адресации. Флаги результата. Символическая адре­сация.

Тема 4.3 Система команд

Студент дол жен

знать:

• группы команд контроллера и число инструкций в группе;
  
• форматы команд;
  

уметь:

• пользоваться таблицами команд;
  
• составлять примеры использования команд.
  

Распределение команд ассемблера МК по типовым группам. Форматы команд. Таблицы команд. Команды передачи данных: структура информационных связей; обращение к аккумулятору; об­ращение к внешней памяти данных. Арифметические операции. Ло­гические операции. Команды передачи управления: длинный пере­ход; абсолютный переход; относительный переход; косвенный пе­реход; условные переходы; подпрограммы; работа со стеком. Опе­рации с битами.

Практические занятия

Команды передачи данных. Команды передачи управления. Операции с битами.

Тема 4.4 Система прерываний

Студент должен

знать:

• источники прерываний;
  
• режимы распознавания сигналов запроса;
  
• механизм приоритетов.
  

Источники прерываний. Режимы распознавания сигналов запро­са. Таблица векторов прерывания. Механизм обслуживания преры­ваний. Форматы регистра разрешения прерываний и регистра при­оритетов прерываний.

Тема 4.5 Порты ввода/вывода (параллельный и последовательный интерфейс)

Студент должен

знать:

• спецификацию линий портов параллельного интерфейса;
  
• режимы работы последовательного интерфейса.
  

уметь:

- применять команды для обращения к портам;

Спецификация линий портов параллельного интерфейса. Приме­ры команд для обращения к портам.

Режимы работы последовательного интерфейса. Формат регист­ра SCON. Временные диаграммы последовательного обмена в син­хронном режиме.

Практическое занятие

Команды обращения к портам.


18

19

Тема 4.6 Устройство управления и синхронизации

Студент должен

знать:

• режимы работы таймеров;
  
• машинный цикл контроллера.
  

Таймеры/счетчики событий. Режимы работы таймеров. Форматы регистров TMOD и TCON.

Подключение кварцевого резонатора. Временные диаграммы ма­шинного цикла. Доступ к внешней памяти. Временные диаграммы. Объединение памяти программ и памяти данных во внешнем ОЗУ.

Тема 4.7 Особые режимы работы МК

Студент должен

знать:

- особые режимы работы микроконтроллера.

Режим загрузки и верификации прикладных программ: загрузка программ в резидентную память программ (РПП); запись бита за­щиты, верификация программ; стирание РПП. Работа МК в пошаго­вом режиме. Сброс. Режим холостого хода. Режим пониженного энергопотребления. Защита от падения напряжения.

Тема 4.8 Развитие МК

Студент д о л ж е н

знать:

- направления развития МК.

Направления развития МК. Таблица технических характеристик выборочного ряда МК.

Тема 4.9 Интегрированная среда разработки программного обеспечения для семейства МК

Студент должен

знать:

- состав интегрированной среды и ее возможности;

уметь:

- использовать интегрированную среду для программирования
микроконтроллеров.

Интегрированная среда разработки программного обеспечения (ИСРПО) для семейства МК. Архитектура микроконтроллера. Оп­тимизирующий кросс-компилятор. Макроассемблер. Компоновщик. Отладчик\симулятор. Запуск программного средства и создание файла проекта. Добавка файла с исходным текстом и его редактиро­вание. Компиляция и компоновка. Тестирование и отладка. Пошаго­вый режим и выход из отладчика.

Практические занятия

Состав и возможности ИСРПО. Работа с ИСРПО.

Тема 4.10 Программирование микроконтроллера на языке

ассемблера

Студент дол жен

знать:

• методику разработки прикладного программного обеспечения
  МК систем;
  
• правила записи программ на языке ассемблера;
  

20

21

уметь:

• составлять и отлаживать программы и подпрограммы;
  
• использовать директивы ассемблера.
  

Методика разработки прикладного программного обеспечения микроконтроллерных систем. Процедуры и подпрограммы: вызов подпрограммы; сохранение параметров основной программы; пере­дача параметров. Правила записи программ на языке ассемблера: метка; операция; операнды; комментарий. Директивы ассемблера: символических определений; резервирования и инициализации па­мяти; компоновки программы; управления состоянием ассемблера; выбора сегмента; макроопределений. Отладка прикладного про­граммного обеспечения микроконтроллеров.

Практические занятия

Программирование микроконтроллера на языке ассемблера. Отладка прикладного профаммного обеспечения микроконтроллеров.

Тема 4.11 Взаимодействие микроконтроллера с объектами

управления

Студент должен

знать:

• приемы организации ввода информации с датчиков;
  
• приемы организации вывода управляющих сигналов;
  
• средства ИСРПО для отладки взаимодействия с объектами
  управления;
  

уметь:

• организовывать взаимодействие микроконтроллера с объек­
  тами управления;
  
• программировать микроконтроллер для использования в сис­
  темах управления и сбора информации.
  

Прерывания. Ввод информации с датчиков: опрос двоичного датчика, ожидание события; устранение дребезга контактов; под­счет числа импульсов; опрос группы двоичных датчиков. Реализа­ция функций времени: программное формирование временной за­держки; формирование временной задержки таймером; измерение временных интервалов. Вывод управляющих сигналов: формирова­ние статических сигналов; формирование импульсных сигналов. Ра­бота с последовательным портом. Средства ИСРПО для отладки взаимодействия с объектами управления.

Практические занятия

Ввод информации с датчиков. Вывод управляющих сигналов.

Использование средств ИСРПО для отладки взаимодействия с объектами управления.

Тема 4.12 Общие сведения о коммуникационных микроконтроллерах и процессорах цифровой обработки

сигналов

Студент должен

знать:

• назначение коммуникационных микроконтроллеров;
  
• примеры использования коммуникационных микроконтрол­
  леров;
  
• назначение процессоров цифровой обработки сигналов;
  
• примеры использования процессоров цифровой обработки
  сигналов.
  

Общие сведения о коммуникационных микроконтроллерах. Ис­пользование коммуникационных микроконтроллеров.

Общие сведения о процессорах цифровой обработки сигналов. Использование процессоров цифровой обработки сигналов.


22

23

Раздел 5 ИНТЕРФЕЙСЫ ВСТРАИВАЕМЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Тема 5.1 Основные понятия. Шины VME, VXI, PCI

Студент должен

знать:

основные понятия интерфейса;

• достоинства шины VME;
  
• принципы построения и достоинства интерфейса VXIbus;
  
• реализацию магистрали VXI;
  
• количество линий в магистрали PCI;
  
• процесс конфигурации и инициализации систем, построенных
  на основе магистрали PCI.
  

Основные понятия: интерфейс; физический интерфейс; логиче­ский интерфейс. Логический протокол; канал связи; линия связи, группа линий, магистраль - параллельная и последовательная; при­емник/передатчик; крейт, модуль, станция.

Тема 5.2 Шина USB

Студент должен

знать:

• основные особенности архитектуры шины USB;
  
• топологию USB-шины;
  
• перечень характеристик конечных точек;
  
• распределение пропускной способности USB-шины;
  
• основные режимы работы;
  
• основные типы передачи данных по стандарту USB;
  
• перечень характеристик потока связи;
  

24

уметь:

- организовывать аппаратный интерфейс USB;

Архитектура и топология шины. Основные характеристики ши­ны. Основные режимы работы шины. Организация аппаратного ин­терфейса USB.

Практическое занятие

Организация аппаратного интерфейса USB.

Тема 5.3 JTAG-интерфейс и системные функции на его основе

Студент должен

знать:

• сигналы интерфейса JTAG;
  
• режимы тестирования, обеспечиваемые интерфейсом;
  
• состав тестовой логики, встраиваемой в устройство, поддер­
  живающее JTAG.
  

Основные характеристики JTAG-интерфейса. Режимы тестиро­вания. Системные функции.

Раздел 6 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ

Тема 6.1 Общие сведения и классификация микросхем с программируемой логикой

Студент должен

иметь представление:

• о программируемых логических матрицах, программируемой
  матричной логике и базовых матричных кристаллах;
  
• о программируемых пользователем вентильных матрицах;
  

25

знать:

• классификацию микросхем программируемой логики;
  
• конструктивно-технологические типы современных програм­
  мируемых элементов.
  

Программируемые логические матрицы. Программируемая мат­ричная логика. Базовые матричные кристаллы.

Классификация микросхем с программируемой логикой. Конст­руктивно-технологический тип современных программируемых эле­ментов.

Тема 6.2 Области применения микросхем с программируемой

логикой

Студент должен

знать:

- области применения микросхем с программируемой логикой.

Применение микросхем с программируемой логикой.

Раздел 7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МС Тема 7.1 Методика, средства и основные этапы проектирования

Студент должен

иметь представление:

- о концепции сопряженного проектирования аппаратно-
программных систем;

знать:

• концепцию «черного ящика»;
  
• четыре этапа проектирования БИС/СБИС и цифровых уст­
  ройств;
  

• классификацию интегральных схем по признаку способа изго­
  товления;
  
• два основных класса микропроцессорных систем;
  
• этапы проектирования/отладки.
  

Общее описание процесса проектирования: понятие проектиро­вания, стратегия проектирования, этапы проектирования. Класси­фикация методик проектирования электронных схем. Области при­менения специализированных микросхем различных типов. Струк­тура алгоритма проектирования. Сопряженное проектирование и сопряженная верификация.

Типовые конфигурации МП систем. Основные этапы процедуры проектирования/отладки микропроцессорных и микроконтроллер­ных систем.

Тема 7.2 Средства и методы проектирования и автономной отладки аппаратных средств МП системы

Студент должен

знать:

• тестовые процедуры;
  
• аппаратные средства отладки.
  

Выбор семейства МП и стандартной периферии. Тестовые про­цедуры. Аппаратные средства отладки.

Тема 7.3 Средства и методы разработки и отладки программного обеспечения

Студент дол жен

знать:

- программные средства, используемые в процессе разработки и
отладки МС;


26

создании программного

- возможности разработчика при обеспечения МП и МК систем.

Средства индивидуальных и интегрированных пакетов. Про­граммные средства поддержки проектирования/отладки систем.

Программные системы моделирования. Прототипные платы. Эмуляторы ПЗУ. Внутрисхемные эмуляторы. Интегрированные среды разработки (оболочки).

Тема 7.4 Средства и методы комплексной отладки МП систем

Студент должен

иметь представление:

• о логических анализаторах;
  
• о встроенных средствах отладки;
  
• об операционных систем реального времени (ОСРВ);
  

знать:

- виды программаторов и варианты их конструктивной реализа­ции.

Программаторы. Логические анализаторы. Встроенные в МП средства отладки.

Основные свойства и механизмы операционных систем реально­го времени (ОСРВ). Примеры ОСРВ и их функциональные возмож­ности для проектирования/отладки систем.

Тема 7.5 Проектирование БИС/СБИС с программируемой

структурой

Студент должен

иметь представление:

- об автоматизированных средствах проектирования для
БИС/СБИС с программируемой логикой;

знать:

- этапы проектирования для БИС программируемой логики.

Процедура проектирования и сведения об автоматизированных средствах проектирования для БИС/СБИС с программируемой структурой. Средства описания проекта. Связь проектной проблемы с выбором САПР. Последовательность проектирования для БИС программируемой логики.


28

29

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Курсовое проектирование является завершающим этапом в изу­чении дисциплины «Микропроцессоры и микропроцессорные сис­темы», в ходе которого осуществляется обучение применению по­лученных знаний и умений при решении комплексных задач, свя­занных со сферой профессиональной деятельности будущих спе­циалистов.

Выполнение студентом курсового проекта по дисциплине прово­дится с целью:

• систематизации и закрепления полученных теоретических
  знаний и практических умений по общепрофессиональным и
  специальным дисциплинам;
  
• углубления теоретических знаний в соответствии с заданной
  темой;
  
• формирования умения применять теоретические знания при
  решении поставленных профессиональных задач;
  
• формирования умения использовать справочную, норматив­
  ную и правовую документацию;
  
• развития творческой инициативы, самостоятельности, ответ­
  ственности и организованности;
  
• подготовки к итоговой государственной аттестации.
  

Общие требования к курсовому проекту

Курсовой проект должен содержать пояснительную записку и графическую часть. Рекомендуется объем пояснительной записки не менее 20 листов формата А4, а для графической части не более двух листов формата А1.

Курсовой проект выполняется в соответствии с основными тре­бованиями ГОСТ, ЕСПД, ЕСКД.

Допускается выполнение курсового проекта по одной теме груп­пой студентов.

Примерное содержание пояснительной записки определяется темой проекта и может включать:

• введение, в котором раскрывается актуальность и значение
  темы, формируется цель;
  
• анализ технического задания и возможные способы реализа­
  ции поставленной задачи;
  
• выбор программных и аппаратных средств для реализации по­
  ставленной задачи;
  
• описательную часть разработанного устройства;
  
• тестирование разработанного устройства;
  
• составление эксплуатационной документации;
  
• организационно-экономическую часть;
  
• заключение, в котором содержатся выводы и рекомендации
  относительно возможностей использования материалов про­
  екта;
  
• список использованной литературы;
  
• приложения.
  

Тематика курсового проекта должна быть актуальной. Примерная тематика курсовых проектов

Проектирование электронного кодового замка на МК с использо­ванием программного симулятора.

Проектирование «бегущей строки» на МК с использованием программного симулятора.

Проектирование контроллера однострочного дисплея на матрич­ных индикаторах с использованием программного симулятора.

Проектирование контроллера динамического индикатора на МК с использованием программного симулятора.

Локальная управляющая микросеть на основе МК.

Отладочный модуль на МК.


30

31

Проектирование контроллера устройства защиты электродвига­теля на основе МК.

Проектирование контроллера устройства управления расходом воды на основе МК.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов / Е. К. Александров, Р. И. Грушвицкий, М. С. Куприянов и др.; Под общ. ред. Д. В. Пузанкова. - СПб.: Политехника, 2002. - 935 с: ил.

Гук М., Юров В. Процессоры Pentium 4, Athlon и Duron. - СПб.: Питер, 2001.-512 с: ил.

Гук М. Процессоры Pentium II, Pentium Pro и просто Pentium. -СПб.: ЗАО «Издательство «Питер», 1999. — 288 с: ил.

Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто. - М.: Изда­тельский дом «Скимен», 2005.

Фрунзе А.В. Микроконтроллеры фирмы «Филипс» семейства х51. - М.: Издательский дом «Скимен», 2005.

Яценков B.C. Микроконтроллеры MicroCHIP /Практическое ру­ководство. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005.

Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL. - М.: Додэка, 2005.

Сташин В. В. и др. Проектирование цифровых устройств на од­нокристальных микроконтроллерах /В.В. Сташин, А.В.Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

Нерода В. Я., Торбинский В. Э., Шлыков Е.Л. Однокристаль­ные микроЭВМ MCS® -51. - М.: Диджитал Компоненте, 1995. -164с: ил.

Боборыкин А. В. и др. Однокристальные микроЭВМ. М.: МИ-КАП, 1994.-400 с: ил.

Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспек­тивных микропроцессоров /Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 413 с: ил.

http:Wreis.ustu.ru

http:\\gaw/html.cgi/txt/sof't/mcs-51/preview.php


32

33

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка 3

Примерный тематический план учебной дисциплины 6

Примерное содержание учебной дисциплины 9

Курсовое проектирование 30

Рекомендуемая литература 33

Примерная программа учебной дисциплины «Микропроцессоры и микропроцессорные системы»

для специальности 2201 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

среднего профессионального образования (базовый уровень)

Подписано в печать ..#.л.../>£.'. Р5
Формат 90x88/16. Уч.-изд. л. .:(&..... Усл. печ. п.<£.С.

Институт проблем развития среднего профессионального образования 109316, Москва, Волгоградский пр-т, 43

Компьютерная верстка: О.П. Вартапетов

Отпечатано в отделе тиражирования ИПР СПО

107066, г. Москва, ул. Ольховская, 14