Section : Curs | AI.SM21.1 Sisteme cu microprocesoare | ELSE

    • 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    • Les étudiants doivent
      Marquer comme terminé

      T1. Noțiuni generale. Clasificarea sistemelor cu microprocesoare. Avantaje în sisteme de conducere

      Obiective
      • definirea unui sistem cu microprocesor (μP) și a blocurilor sale funcționale;
      • clasificarea sistemelor: embedded, general-purpose, timp real;
      • analiza avantajelor utilizării μP în automatizare/conducere;
      • identificarea criteriilor de selecție (cost, putere, performanță).
      Cuvinte-cheie: microprocesor (μP) embedded timp real MTBF consum de putere
      microprocesor (μP): unitate de calcul pe chip care execută instrucțiuni de program.
      embedded: sistem dedicat unei sarcini specifice, integrat într-un produs/echipament.
      timp real: sistem care trebuie să răspundă în termene determinist impuse de proces.
      MTBF: „mean time between failures” — indicator al fiabilității sistemului.
      consum de putere: energie disipată în funcționare; critic pentru sisteme portabile/industrial.

      T2. Arhitecturi ale microprocesoarelor. Elemente tehnologice. Algoritmi, programe și limbaj mașină

      Obiective
      • compararea arhitecturilor Von Neumann vs. Harvard;
      • înțelegerea pipeline-ului, seturilor de instrucțiuni CISC/RISC;
      • relația algoritm → program → limbaj mașină/asamblare;
      • impactul tehnologic (nm, frecvență, TDP) asupra performanței.
      Cuvinte-cheie: Von Neumann Harvard RISC/CISC pipeline limbaj mașină
      Von Neumann: memorie unică pentru cod și date; magistrală partajată.
      Harvard: memorii/magistrale separate pentru cod și date; paralelism sporit.
      RISC/CISC: set redus vs. complex de instrucțiuni; compromis între simplitate și expresivitate.
      pipeline: execuție suprapusă a etapelor instrucțiunii (fetch/decode/execute).
      limbaj mașină: cod binar executat direct de procesor; asamblarea este reprezentarea mnemotehnică.

      T3. Organizarea memoriei. Registre interne. Clasificarea registrelor

      Obiective
      • tipuri de memorie: ROM/Flash, RAM (SRAM/DRAM), EEPROM;
      • spațiu de adrese, mapare memorie și memorie-mapped I/O;
      • rolul registrelor interne (ACC, PC, SP, status/flaguri);
      • clasificarea registrelor: date, adresare, control/stare.
      Cuvinte-cheie: ROM/Flash RAM (SRAM/DRAM) mapare memorie MMIO registre (PC/SP/ACC)
      ROM/Flash: memorie nevolatilă pentru cod; Flash permite rescriere.
      RAM (SRAM/DRAM): memorie volatilă pentru date; SRAM rapidă, DRAM densă.
      mapare memorie: alocarea spațiului de adrese pentru cod, date, periferice.
      MMIO: „memory-mapped I/O” — periferice accesate ca locații de memorie.
      registre (PC/SP/ACC): PC—program counter; SP—stack pointer; ACC—acumulator operații.

      T4. Microcontrolere pe 8 biți: clasificare, structură generală, componente hardware

      Obiective
      • identificarea blocurilor: CPU, memorie, bus, periferice;
      • clasificarea pe criterii: memorie, periferice, consum;
      • înțelegerea ceasului intern și a reset-ului;
      • noțiuni de bootloader și programare în sistem (ISP).
      Cuvinte-cheie: MCU 8-biți periferice on-chip ceas (clock) reset ISP/bootloader
      MCU 8-biți: microcontroler cu magistrală de date pe 8 biți, potrivit pentru sarcini simple/medii.
      periferice on-chip: module integrate (GPIO, UART, TWI, SPI, ADC, Timere) în același circuit.
      ceas (clock): semnal periodic ce sincronizează execuția instrucțiunilor.
      reset: inițializează MCU în starea de pornire sigură.
      ISP/bootloader: metode de programare a flash-ului MCU fără a scoate cipul din circuit.

      T5. Microcontrolere din familia AVR: arhitectură pe 8 biți

      Obiective
      • prezentarea arhitecturii AVR (Harvard, registre generale);
      • modurile de adresare și setul de instrucțiuni;
      • organizarea memoriei flash/EEPROM/SRAM în AVR;
      • model de program simplu în asamblare/C pentru AVR.
      Cuvinte-cheie: AVR registre R0–R31 adresare Flash/EEPROM/SRAM vectori de întrerupere
      AVR: familie de MCU pe 8 biți cu arhitectură Harvard și execuție eficientă.
      registre R0–R31: 32 de registre de uz general folosite intens în execuție.
      adresare: moduri prin care instrucțiunile referă operanzii (imediată, directă, indirectă etc.).
      Flash/EEPROM/SRAM: cod (Flash), date nevolatile (EEPROM), date volatile (SRAM).
      vectori de întrerupere: adrese speciale către rutinele ISR la evenimente hardware.

      T6. Periferice AVR: registre de control, USART/UART, 1-Wire, TWI, ADC, contoare

      Obiective
      • configurarea registrelor de control pentru perifericele AVR;
      • comunicare serială: UART/USART, 1-Wire, TWI (I²C);
      • achiziție de date cu ADC și sincronizare cu timere/contori;
      • proiectarea unei interfețe simple senzor → MCU → PC.
      Cuvinte-cheie: USART/UART 1-Wire TWI (I²C) ADC timere/contori
      USART/UART: interfață serială asincronă/sincronă pentru transfer de date punct-la-punct.
      1-Wire: protocol serial pe o singură linie de date plus masă, adesea pentru senzori.
      TWI (I²C): magistrală serială cu două fire (SDA/SCL), master-slave, adresabilă.
      ADC: convertor analog-digital care eșantionează tensiuni în valori numerice.
      timere/contori: module pentru măsurare timp/frecvență, PWM, generare de întreruperi periodice.

      T7. Programatoare hardware. Metode de scriere a programului mașină în memoria AVR

      Obiective
      • tipuri de programatoare: ISP, HVPP/HVSP, bootloader serial;
      • configurarea fuse-urilor și protecția la citire/scriere;
      • fluxul de lucru: build, flash, verificare, debug;
      • utilizarea interfețelor: SPI, UART, USB pentru programare.
      Cuvinte-cheie: ISP bootloader fuse bits HVPP/HVSP debug
      ISP: „in-system programming” — programare a MCU prin interfața SPI direct în circuit.
      bootloader: cod mic rezident în Flash care permite încărcarea aplicației prin UART/USB etc.
      fuse bits: biți de configurare (ceas, brown-out, surse boot) programați separat de aplicație.
      HVPP/HVSP: programare la înaltă tensiune paralelă/serială, pentru recuperare sau configurări speciale.
      debug: proces de testare pas-cu-pas, breakpoints, vizualizare registre/memorie.

      T8. Memorii permanente. Conectare la microcontroler. Citire/scriere

      Obiective
      • tipuri de memorii nevolatile: ROM, EEPROM, Flash externe;
      • interfețe de conectare: I²C (TWI), SPI, paralel;
      • protocoale de citire/scriere și timming de acces;
      • considerații de durabilitate (endurance) și wear-leveling.
      Cuvinte-cheie: EEPROM Flash externă I²C/SPI timming acces endurance
      EEPROM: memorie nevolatilă rescriptibilă la nivel de octet/pagină.
      Flash externă: memorie nevolatilă densă (de obicei SPI) pentru date/firmware.
      I²C/SPI: magistrale seriale pentru conectarea memoriilor și perifericelor la MCU.
      timming acces: timpii de setup/hold, latențele și frecvența maximă a interfeței.
      endurance: numărul maxim de cicluri de scriere garantate de producător.
◄Section 0
►LL1