Сучасні вбудовані комп’ютерні системи

Метою вивчення дисципліни є отримання аспірантами уявлення про сучасні напрями розвитку вбудованих комп’ютерних систем, методів аналізу, проектування та технологій їх програмування для використання отриманих знань та навичок у наукових дослідженнях за тематикою дисертаційної роботи.
Для досягнення мети здобувачі звання PhD повинні розробляти моделі та стратегії проектування як архітектури, так і компоненти вбудованих, спеціалізованих та універсальних комп‘ютерних систем що функціонують на основі сучасних досягнень прикладної науки.
Крім того досягнення мети забезпечується: наданням теоретичних знань з використанням сучасних методів аналізу, проектування та програмування вбудованих комп’ютерних систем; теоретичних знань з класифікації, оцінки характеристик та параметрів вбудованих комп’ютерних систем; теоретичних знань і практичних навичок з розробки сучасних вбудованих комп'ютерних систем; вивченням методів та принципових підходів до реалізації вбудованих комп'ютерних систем.
Практичне значення та використання отриманих знань: полягає у широкому застосуванні програмних та програмно-апаратних засобів відповідно до завдань функціонування системи; класифікації типів, характеристик та параметрів сучасних вбудованих комп'ютерних систем; сучасному стані технологій проектування та програмування вбудованих комп'ютерних систем і перспективи їх розвитку; створення моделі, застосуванні методів та технологій підвищення продуктивності, розширення функціональності та зниження енергоспоживання у сучасних вбудованих комп’ютерних системах; застосуванні структур, нових принципів підходу та технологій реалізації високоефективних вбудованих комп’ютерних систем.
Дисципліна має націлити здобувачів звання PhD на осмислене і творче застосування отриманих знань в їх практичній діяльності.
В результаті вивчення дисципліни повинні знати: технічні вимоги, яким мусить задовольняти вбудовані комп‘ютерні системи та їх компоненти при проектуванні; початкові дані, які необхідні для проектування; елементну базу; технології виробництва вбудованих комп‘ютерних систем; необхідні розрахунки системи в заданому інформаційному середовищі. 
Крім того доктор філософії повинен вміти: користуватися довідниковою літературою для проведення необхідних розрахунків; на основі початкових даних скласти алгоритм розрахунку вбудованих комп‘ютерних систем; розробляти технологічну документацію для реалізації компонентів комп‘ютерних систем за допомогою САПР типу MicroCap, SciLab, MultiSim, OrCad, Altium Designer та NetCracker, а також використовувати програмні пакети Keil uVision3 і IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3.
А також придбати: знання з загальних питань організації функціонування вбудованих засобів обчислювальної техніки та системи в цілому; знання з загальних питань підвищення ефективності вбудованих спеціалізованих комп’ютерних системах; вміння опису функціонування вбудованих систем та компонентів системи; розуміння процесів при функціонуванні вбудованої системи та компонентів системи; навиків застосування вбудованих ї спеціалізованих комп’ютерних системах та їх компонентів.

. ТЕМАТИКА ТА ВИДИ НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ 

Лекційні заняття.
Лекція 1. Вступ. Поняття вбудованної комп'ютерної системи. Проектування систем на кристалі.
Лекція 2. Контролер MSP430 фірми Texas Instrumets. Доступ до адресного простору пам'яті програм FLASH, даних RAM, енерг о незалежної пам'яті даних EEPROM.
Лекція 3. Модуль синхронізації МК MSP 430. Режим зниженого енергоспоживання
Лекція 4. Таймери-лічильники МК MSP 430. Регістри таймерів-лічильників.
Лекція 5. Універсальний послідовний комунікаційний інтерфейс USCI: режим VART. 
Лекція 6. Обробка та формування аналогових сигналів. 
Лекція 7. Індикація даних на алфавітно-цифровому рідинно-кристалічному дисплеї. Проектування програми передачі даних на РКІ - дисплей.
Лекція 8. Протоколи передачі даних по стандартам І2С та SPI. Проектування програми передачі даних в багатопроцесорній системі. 
Лекція 9. Основи спряження мікроконтролера з пристроями ввода/вивода. 
Лекція 10. Контролери сімейств LPC2000 фірми Philips. Система команд контролера LPC2148.
Лекція 11. Використання мови С для проектування ПО мікроконтролерів. 
Лекція 12. Порти вводу/виводу МК LPC2148. Схемотехніка порту вводу/виводу LPC2148. Можливість використання резервного живлення для мікросхеми пам'яті.
Лекція 13. Використання таймера-лічильника МК LPC2000. Приклад проектування програми обслуговування віртуальних таймерів.
Лекція 14. Проектування пристроїв знімання інформації з клавіатури. 
Лекція 15. Використання послідовного інтерфейсу для підключення контролера до ПЭВМ. Проектування програмної реалізації послідовного інтерфейсу з використанням переривань.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1 "Програмні пакети Keil uVision3 for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №2 "Програмні пакети IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №3 "Підключення імпульсного датчика". 
Мета роботи: навчитися підключенню датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №4 "Пристрій з’ему сигналу з імпульсного датчика". 
Мета роботи: придбати навички підключення датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №5 "Переривання за таймером". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №6 "Застосування переривань таймера". 
Мета роботи: придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №7 "LED-дисплей". 
Мета роботи: навчитися застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №8 "Застосування LED-дисплею". 
Мета роботи: придбати навички застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №9 "Підключення PKI". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №10 "Підключення датчика температури". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №11 "Застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №12 "Особливості застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №13 "USART". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №14 "Застосування USART". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №15 "Підсумкове заняття".
Мета роботи: проведення підсумкового заняття по захисту виконаних лабораторних робіт.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

. ТЕМАТИКА ТА ВИДИ НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ 

Лекційні заняття.
Лекція 1. Вступ. Поняття вбудованної комп'ютерної системи. Проектування систем на кристалі.
Лекція 2. Контролер MSP430 фірми Texas Instrumets. Доступ до адресного простору пам'яті програм FLASH, даних RAM, енерг о незалежної пам'яті даних EEPROM.
Лекція 3. Модуль синхронізації МК MSP 430. Режим зниженого енергоспоживання
Лекція 4. Таймери-лічильники МК MSP 430. Регістри таймерів-лічильників.
Лекція 5. Універсальний послідовний комунікаційний інтерфейс USCI: режим VART. 
Лекція 6. Обробка та формування аналогових сигналів. 
Лекція 7. Індикація даних на алфавітно-цифровому рідинно-кристалічному дисплеї. Проектування програми передачі даних на РКІ - дисплей.
Лекція 8. Протоколи передачі даних по стандартам І2С та SPI. Проектування програми передачі даних в багатопроцесорній системі. 
Лекція 9. Основи спряження мікроконтролера з пристроями ввода/вивода. 
Лекція 10. Контролери сімейств LPC2000 фірми Philips. Система команд контролера LPC2148.
Лекція 11. Використання мови С для проектування ПО мікроконтролерів. 
Лекція 12. Порти вводу/виводу МК LPC2148. Схемотехніка порту вводу/виводу LPC2148. Можливість використання резервного живлення для мікросхеми пам'яті.
Лекція 13. Використання таймера-лічильника МК LPC2000. Приклад проектування програми обслуговування віртуальних таймерів.
Лекція 14. Проектування пристроїв знімання інформації з клавіатури. 
Лекція 15. Використання послідовного інтерфейсу для підключення контролера до ПЭВМ. Проектування програмної реалізації послідовного інтерфейсу з використанням переривань.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1 "Програмні пакети Keil uVision3 for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №2 "Програмні пакети IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №3 "Підключення імпульсного датчика". 
Мета роботи: навчитися підключенню датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №4 "Пристрій з’ему сигналу з імпульсного датчика". 
Мета роботи: придбати навички підключення датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №5 "Переривання за таймером". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №6 "Застосування переривань таймера". 
Мета роботи: придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №7 "LED-дисплей". 
Мета роботи: навчитися застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №8 "Застосування LED-дисплею". 
Мета роботи: придбати навички застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №9 "Підключення PKI". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №10 "Підключення датчика температури". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №11 "Застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №12 "Особливості застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №13 "USART". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №14 "Застосування USART". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №15 "Підсумкове заняття".
Мета роботи: проведення підсумкового заняття по захисту виконаних лабораторних робіт.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

. ТЕМАТИКА ТА ВИДИ НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ 

Лекційні заняття.
Лекція 1. Вступ. Поняття вбудованної комп'ютерної системи. Проектування систем на кристалі.
Лекція 2. Контролер MSP430 фірми Texas Instrumets. Доступ до адресного простору пам'яті програм FLASH, даних RAM, енерг о незалежної пам'яті даних EEPROM.
Лекція 3. Модуль синхронізації МК MSP 430. Режим зниженого енергоспоживання
Лекція 4. Таймери-лічильники МК MSP 430. Регістри таймерів-лічильників.
Лекція 5. Універсальний послідовний комунікаційний інтерфейс USCI: режим VART. 
Лекція 6. Обробка та формування аналогових сигналів. 
Лекція 7. Індикація даних на алфавітно-цифровому рідинно-кристалічному дисплеї. Проектування програми передачі даних на РКІ - дисплей.
Лекція 8. Протоколи передачі даних по стандартам І2С та SPI. Проектування програми передачі даних в багатопроцесорній системі. 
Лекція 9. Основи спряження мікроконтролера з пристроями ввода/вивода. 
Лекція 10. Контролери сімейств LPC2000 фірми Philips. Система команд контролера LPC2148.
Лекція 11. Використання мови С для проектування ПО мікроконтролерів. 
Лекція 12. Порти вводу/виводу МК LPC2148. Схемотехніка порту вводу/виводу LPC2148. Можливість використання резервного живлення для мікросхеми пам'яті.
Лекція 13. Використання таймера-лічильника МК LPC2000. Приклад проектування програми обслуговування віртуальних таймерів.
Лекція 14. Проектування пристроїв знімання інформації з клавіатури. 
Лекція 15. Використання послідовного інтерфейсу для підключення контролера до ПЭВМ. Проектування програмної реалізації послідовного інтерфейсу з використанням переривань.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1 "Програмні пакети Keil uVision3 for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №2 "Програмні пакети IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3".
Мета роботи: навчитися та придбати навички роботи з програмними пакетами.
Лабораторне заняття №3 "Підключення імпульсного датчика". 
Мета роботи: навчитися підключенню датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №4 "Пристрій з’ему сигналу з імпульсного датчика". 
Мета роботи: придбати навички підключення датчиків до порту вводу-виводу.
Лабораторне заняття №5 "Переривання за таймером". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №6 "Застосування переривань таймера". 
Мета роботи: придбати навички застосування таймеру.
Лабораторне заняття №7 "LED-дисплей". 
Мета роботи: навчитися застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №8 "Застосування LED-дисплею". 
Мета роботи: придбати навички застосування динамічного індикатора.
Лабораторне заняття №9 "Підключення PKI". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №10 "Підключення датчика температури". 
Мета роботи: навчитися та придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Analog Devices.
Лабораторне заняття №11 "Застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №12 "Особливості застосування датчика температури DS1821". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення датчиків фірми Dallas Semiconductors.
Лабораторне заняття №13 "USART". 
Мета роботи: навчитися проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №14 "Застосування USART". 
Мета роботи: придбати навички проектування схеми та програми для придбання навичок підключення контролера до ПЕОМ.
Лабораторне заняття №15 "Підсумкове заняття".
Мета роботи: проведення підсумкового заняття по захисту виконаних лабораторних робіт.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Не передбачено.

 ФОРМИ КОНТРОЛЬНИХ ЗАХОДІВ ТА ОЦІНЮВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НАВЧАННЯ

Поточний контроль полягає у виконанні
1)    2-х контрольних опитувань. Контрольні опитування виконуються письмово і полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до змісту лекційних занять. Бездоганне виконання кожного контрольного опитування оцінюється у 2.5 бали;
2)    15-ти лабораторних робіть. Лабораторні роботи виконуються відповідно до мети та завдань. По результатах виконання кожного заняття оформлюється протокол виконання індивідуального завдання з демонстрацією результата. Бездоганне виконання кожної лабораторної роботи оцінюється у 3 бали;  
3)    2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі письмової роботи. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 25 балів.
Підсумковий контроль – залік. 
Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.