Ενσωματωμένα συστήματα

Στην παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια να παρουσιαστούν έννοιες όπως μικροεπεξεργαστής, μικροελεγκτής, μέθοδοι διευθυνσιοδότησης, παράλληλη και σειριακή επικοινωνία, διακοπές κ.ά., οι οποίες, όταν κατανοηθούν και γίνουν κτήμα του φοιτητή και του μηχανικού, μπορούν να οδηγήσουν στη σχεδίαση ενός ενσωματωμένου συστήματος. Στην εργασία αυτή γίνεται εκτενής αναφορά στην αρχιτεκτονική και τον προγραμ-ματισμό του μικροελεγκτή ATmega8515, που αποτελεί έναν από τους μικροελεγκτές AVR της ATMEL καθώς και στην αναπτυξιακή πλατφόρμα Arduino. Ιδιαίτερη μνεία επιχειρείται στα ηλεκτρονικά που αφορούν τα ενσωματωμένα συ-στήματα, στους διάφορους αισθητήρες, όπως π.χ. φωτεινότητας, ήχου, υγρασίας κ.ά., που αποτελούν συσκευές εισόδου πληροφορίας και τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να συνδεθούν στην είσοδο ενός μικροελεγκτή, καθώς και τους ενεργοποιητές, όπως κινητήρες DC και βηματικούς, LCD οθόνες γραφικών ή χαρακτήρων κ.ά., που αποτελούν συσκευές εξόδου. Επειδή το σύγγραμμα αυτό απευθύνεται κυρίως σε σπουδαστές και μηχανικούς των οποίων οι εφαρμογές απαιτούν συνήθως μικρά συστήματα που να μπορούν να επιτυγχάνουν μεγάλες ταχύτητες (εφαρμογές πραγματικού χρόνου) ή χρειάζονται μικρή μνήμη αποθήκευσης προγράμματος, τα διάφορά προγράμματα εφαρμογών παρουσιάζονται τόσο σε γλώσσα προγραμματισμού C όσο και σε γλώσσα Assembly που οδηγεί το μικροεπεξεργαστή να κάνει τις άκρως απαραίτητες, ενέργειες προκειμένου να επιτελέσει κάποια λειτουργία. Αυτό σημαίνει μικρά προγράμματα και άρα μικρότερη απαίτηση σε μνήμη και ταχύτερους δυνατούς χρόνους.

Στόχοι Μαθήματος

Να εισάγει τον φοιτητή στην αρχιτεκτονική δομή και τον προγραμματισμό ενός ενσωματωμένου συστήματος. Να παρουσιάσει, με κάθε λεπτομέρεια, τον μικροελεγκτή ATmega8515 αναφορικά με την αρχιτεκτονική δομή του, τις μεθόδους διευθυνσιοδότησης και όλες τις λεπτομέρειες που χρειάζονται προκειμένου να μπορεί ο χρήστης του να τον προγραμματίζει σε γλώσσα Assembly καθώς και την αναπτυξιακή πλατφόρμα arduino. Να παρουσιάσει τα ηλεκτρονικά κυκλωματα που χρησιμοποιούνται στα εμσωματωμένα συστήματα καθώς και τις συσκευές εισόδου (αισθητήρες) και εξόδου (ενεργοποιητές) και τους τρόπους με τους οποίους συνδέονται σ' έναν μικροελεγκτή. Να σχεδιάζει από άποψη κυκλωματικού (Hardware) και λογισμικού (Software-monitor) ένα ενσωματωμένο σύστημα.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Περιεχόμενα

Στην παρούσα εργασία γίνεται μια γενική εισαγωγή στα απαραίτητα αναλογικά και ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούν δομικά στοιχεία ενός μικροελεγκτή και ενός ενσωματωμένου συστήματος. Γίνεται λεπτομερής αναφορά στην αρχιτεκτονική δομή του μικροελεγκτή ΑΤmega8515. Αναλύονται οι μέθοδοι διευθυνσιοδότησης, οι εντολές και ο τρόπος προγραμματισμού σε γλώσσα Assembly του μικροελεγκτή. Παρατίθενται παραδείγματα υπορουτινών που εκτελούν διάφορες εργασίες, καθώς και παραδείγματα προγραμμάτων εφαρμογών. Όλα τα προγράμματα παρουσιάζονται και σε γλώσσα C. Γίνεται αναφέρεται στην αναπτυξιακή πλατφόρμα Ardino και παρατίθενται διάφορες εφαρμογές με τον Arduino. Παρουσιάζεται και αναλύεται η διαδικασία σχεδίασης τόσο από άποψη κυκλωματικού (Hardware), όσο και από άποψη λογισμικού (Software) ενός ενσωματωμένου συ-στήματος βασισμένου στο μικροελεγκτή ATmega162.