БГУИР · web viewОсновные отличительные черты cisc, risc и arm...

ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУпо дисциплине

«ВСТРАИВАЕМЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ»Весенний семестр 2019-2020 учебного года

Специальности 1-39 03 02 «Программируемые мобильные системы»(группы 713801-713802)

Направление специальности 1-40 05 01-10 «Информационныесистемы и технологии (в бизнес-менеджменте)»

(группы 814301-814303)

1. Понятие встраиваемой системы2. Понятие информации. Модель передачи информации3. Понятия микропроцессора и микроконтроллера. Общий алгоритм

функционирования микропроцессора4. Структура промышленного контроллера. Структура связей

промышленного контроллера с объектом управления5. Базовая архитектура фон Неймана6. Роль регистров специальных функций в структуре микроконтроллера7. Представление программы в памяти программ8. Основные отличительные черты CISC, RISC и ARM архитектур9. Обзор структурных решений RISC и ARM-процессоров10.Обзор моделей памяти RISC и ARM-процессоров11.Основные типы системы команд микропроцессоров12.Управление портами ввода-вывода общего назначения в RISC AVR и

ARM-процессорах13.Управление светодиодной линейкой14.Подключение и алгоритмы управления матрицей светодиодов15.Структура видеопамяти16.Управление дисплейными модулями17.Организация ввода данных посредством клавиатуры: принципиальная

электрическая схема клавиатуры, алгоритм сканирования клавиатуры18.Назначение таймера как структурного блока микропроцессора

19.Основные события таймеров микроконтроллеров RISC AVR20.Регистры управления таймерами микроконтроллеров RISC AVR21.Режимы таймеров микроконтроллеров AVR22.Практическое применение таймеров: декодирование сигналов

стандартов RC5, RC6, SIRC23.Методика организации и обработки прерываний24.Управление портами ввода-вывода общего назначения по прерыванию

переполнения таймера25.Организация режима быстрой ШИМ по прерываниям26.Применение граф-схем в описании работы программ по прерываниям27.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса USART28.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса I2C (TWI)29.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса RS-23230.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса RS-48531.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса RS-42232.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса SPI33.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах интерфейса USB34.Понятия контрольной суммы и циклического избыточного кода (CRC).

Алгоритмы расчёта контрольных сумм для USB35.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах беспроводного

интерфейса RC5 (или RC6)36.Организация в RISC AVR и ARM-процессорах беспроводного

интерфейса SIRC37.Назначение и принципы функционирования операционной системы.38.Операционная система реального времени FreeRTOS: основные

функции операционной системы39.Операционная система реального времени FreeRTOS: создание задач и

запуск потоков40.Операционная система реального времени FreeRTOS: управление

очередями41.Операционная система реального времени FreeRTOS: синхронизация

задач и потоков посредством семафоров и мьютексов42.Операционная система реального времени FreeRTOS: функции

приостановки и удаления задач43.Операционная система реального времени FreeRTOS: приостановка и

возобновление работы планировщика задач

2

44.Операционная система реального времени FreeRTOS: функции управления стеками процессов и «кучей»

45.Методика встраивания операционной системы FreeRTOS в RISC AVR и ARM-процессоры

Вопросы подготовил:РОЛИЧ Олег Чеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры ПИКС

3

ЗАДАЧИ К ЗАЧЁТУпо дисциплине

«ВСТРАИВАЕМЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ»Весенний семестр 2018-2019 учебного года

Специальности 1-39 03 02 «Программируемые мобильные системы»(группы 613801-613802)

Направление специальности 1-40 05 01-10 «Информационныесистемы и технологии (в бизнес-менеджменте)»

(группы 714301-714302)

Задания первого уровня сложности1. Представьте следующее 14-разрядное двоичное число в виде импульсного пакета

в манчестерском коде: 111000000000012

2. Представьте следующее 14-разрядное двоичное число в виде импульсного пакета в манчестерском коде: 111000000000102











4





















5

33. Декодируйте импульсный пакет, представленный вариацией манчестерского

кода по Д.Е.Томасу 34. Декодируйте импульсный пакет, представленный вариацией манчестерского



кода по Д.Е.Томасу 37. Декодируйте передаваемое по шине число в формате 8-N-1

38. Декодируйте передаваемое по шине число в формате 8-N-1


40. Декодируйте передаваемое по шине число в формате 7-E-1

6

41. Декодируйте передаваемое по шине число в формате 8-O-1

42. Декодируйте передаваемое по шине число в формате 7-O-1

43. Представьте байт 0x5С в виде импульсной последовательности, следующей по шине RS-485 в формате 8-E-1

44. Представьте байт 0x1А в виде импульсной последовательности, следующей по шине RS-485 в формате 8-O-1

45. Представьте байт 0xС3 в виде импульсной последовательности, следующей по шине RS-485 в формате 8-N-1

46. Представьте байт 0x39 в виде импульсной последовательности, следующей по шине RS-485 в формате 7-E-1

47. Представьте байт 0x1D в виде импульсной последовательности, следующей по шине RS-485 в формате 7-O-1


49. Представьте байт 0x4А в виде импульсной последовательности, следующей по шине UART в формате 8-O-1

7

50. Представьте байт 0x96 в виде импульсной последовательности, следующей по шине UART в формате 8-N-1

51. Представьте байт 0x5D в виде импульсной последовательности, следующей по шине UART в формате 8-E-1

52. Декодируйте передаваемое по шине число в формате MSB




56. Представьте байт 0x39 в виде синхронной импульсной последовательности, следующей по шине USART в формате 8-N-1

57. Представьте байт 0xА3 в виде синхронной импульсной последовательности, следующей по шине USART в формате 8-E-1

58. Представьте байт 0x87 в виде синхронной импульсной последовательности, следующей по шине USART в формате 8-O-1

59. Представьте байт 0xB1 в виде импульсной последовательности, следующей по шине SPI в формате MSB, с параметром полярности, равным нулю, и параметром фазы, равным единице

60. Представьте байт 0x2Е в виде импульсной последовательности, следующей по шине SPI в формате LSB, с параметром полярности, равным единице, и параметром фазы, равным единице

61. Представьте байт 0xED в виде импульсной последовательности, следующей по шине SPI в формате MSB, с параметром полярности, равным нулю, и параметром фазы, равным единице

62. Представьте байт 0xD6 в виде импульсной последовательности, следующей по шине SPI в формате MSB, с параметром полярности, равным нулю, и параметром фазы, равным нулю

8

Задания второго уровня сложности1 – 7. Декодируйте передаваемые по шине пакеты и проверьте их контрольные

суммы (CRC)

1)

2)

3)

9

4)

5)

10

6)

11

7)

12

Задания третьего уровня сложности1. Посредством манипулирования «вручную» элементами «LOGICSTATE» среды

Proteus отобразить собственные фамилию и имя соответственно в верхней и нижней строке символьного жидкокристаллического дисплея, подключенного по схеме, представленной на следующем рисунке

2. Посредством манипулирования «вручную» элементами «LOGICSTATE» среды Proteus вывести собственные фамилию и имя соответственно в верхней и нижней строке символьного жидкокристаллического дисплея, подключенного по схеме, представленной на следующем рисунке

3. Посредством манипулирования «вручную» элементами «LOGICSTATE» среды Proteus, в соответствии со схемой, представленной на следующем рисунке, установить на выходе ЦАП заданное преподавателем напряжение

13

4. Посредством манипулирования «вручную» элементами «LOGICSTATE» среды Proteus, в соответствии со схемой, представленной на следующем рисунке, установить на выходе AOUT заданное преподавателем напряжение, и считать числовое значение, соответствующее напряжению на выходе резистивного делителя RV1. При правильном управлении элементами «LOGICSTATE» считанное числовое значение аналого-цифрового преобразователя, соответствующее напряжению на выходе резистивного делителя RV1, отобразится в окне монитора «I2C DEBUGGER»

5. Посредством манипулирования «вручную» элементами «LOGICSTATE» среды Proteus, в соответствии со схемой, представленной на следующем рисунке, включить светодиоды VD2, VD5, VD6

6. Задание аналогично предыдущему заданию 5 за исключением того, что вместо PCF8575 устанавливается микросхема PCF8574, и аноды светодиодов VD1 – VD8 подключаются соответственно к её выходам P0 – P7

15

Задания четвёртого уровня сложности1. Управление яркостью светодиода ДСИ3 посредством переменного

резистора АД1 учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния переменного резистора, второй – за отображение значения текущей градации яркости на жидкокристаллическом дисплее. Управление яркостью вести с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого по соответствующим прерываниям таймера

2. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление яркостью светодиода ДСИ10 посредством двух клавиш « * » и « # », удержание одной из которых плавно (с количеством градаций яркости не менее 256) уменьшает яркость светодиода, удержание другой – плавно увеличивает её. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния клавиатуры, второй – за отображение значения текущей градации яркости на жидкокристаллическом дисплее. Управление яркостью вести с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого по соответствующим прерываниям таймера

3. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление состоянием («включен»/«выключен») соответствующего светодиода линейки ДСИ1 – ДСИ10 с помощью клавиатуры. Так, при нажатии на клавишу « 1 » инвертируется состояние светодиода ДСИ1, при нажатии на клавишу « 2 » – светодиода ДСИ2 и т.д. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за сканирование клавиатуры, а второй поток – за управление состояниями светодиодов ДСИ1 – ДСИ10. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством бинарных семафоров

4. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление состоянием («включен»/«выключен») соответствующего светодиода линейки ДСИ1 – ДСИ10 с помощью дискретных датчиков ДД1 – ДД10. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за считывание состояний дискретных датчиков ДД1 – ДД10, а второй поток – за управление состояниями светодиодов ДСИ1 – ДСИ10. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством очереди

5. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее кода нажатой клавиши. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за сканирование клавиатуры, а второй поток – за индикацию её кода на жидкокристаллическом дисплее. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством очереди

16

6. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на светодиодном дисплее кода нажатой клавиши. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за сканирование клавиатуры, а динамическая индикация на светодиодном дисплее осуществляется по прерыванию таймера. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством глобального статического массива

7. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление огнём, бегущим «туда и обратно» по светодиодам ДСИ1 – ДСИ10, скорость которого регулируется посредством клавиатуры таким образом, что клавише « 1 » соответствует «первая скорость», клавише « 2 » – «вторая скорость», клавише « 3 » – «третья скорость» и т.д. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния клавиатуры, второй – за «бегущий огонь»

8. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодной линейкой ЛСИ с последовательным нарастанием и убыванием количества включенных светодиодов с регулируемой с помощью клавиатуры скоростью таким образом, что клавише « 1 » соответствует «первая скорость», клавише « 2 » – «вторая скорость», клавише « 3 » – «третья скорость» и т.д. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния клавиатуры, второй – за управление светодиодной линейкой ЛСИ

9. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодной линейкой ЛСИ, количество включенных светодиодов в которой последовательно нарастает и убывает с регулируемой с помощью дискретных датчиков ДД1 – ДД10 скоростью, определяемой значением числа, составленного из битовых состояний датчиков, где ДД1 – старший бит, ДД10 – младший бит. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояний дискретных датчиков, второй – за управление светодиодной линейкой ЛСИ, третий – за отображение на жидкокристаллическом дисплее текущего числа, определяемого дискретными датчиками ДД1 – ДД10 и отвечающего за скорость заданного процесса

10. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодной линейкой ЛСИ, количество включенных светодиодов в которой последовательно нарастает и убывает с регулируемой с помощью переменного резистора АД2 скоростью. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния переменного резистора АД2, второй – за управление светодиодной линейкой ЛСИ, третий – за отображение на жидкокристаллическом дисплее текущего значения, полученного от переменного резистора, и отвечающего за скорость заданного процесса

17

11. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление огнём, бегущим «туда и обратно» по светодиодам ДСИ1 – ДСИ10, скорость которого регулируется переменным резистором АД3. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния переменного резистора, второй – за «бегущий огонь», третий – за отображение на жидкокристаллическом дисплее текущего значения, полученного от переменного резистора, и отвечающего за скорость заданного процесса

12. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодной линейкой ЛСИ, количество включенных светодиодов в которой последовательно нарастает и убывает с регулируемой посредством переменного резистора АД1 скоростью. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния переменного резистора АД1, второй – за управление светодиодной линейкой ЛСИ, а динамическая индикация на светодиодном дисплее ССДИ текущего числа, определяемого переменным резистором АД1 и отвечающего за скорость заданного процесса, осуществляется по прерыванию таймера

13. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодной линейкой ЛСИ, количество включенных светодиодов в которой последовательно нарастает и убывает с регулируемой с помощью дискретных датчиков ДД1 – ДД10 скоростью, определяемой значением числа, составленного из битовых состояний датчиков, где ДД1 – старший бит, ДД10 – младший бит. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояний дискретных датчиков, второй – за управление светодиодной линейкой ЛСИ, а динамическая индикация на светодиодном дисплее ССДИ текущего числа, определяемого дискретными датчиками ДД1 – ДД10 и отвечающего за скорость заданного процесса, осуществляется по прерыванию таймера

14. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодными индикаторами ДСИ1 – ДСИ10 в зависимости от принятого по интерфейсу RS-232 числа в формате «число<ввод>», определяющего номер инвертируемого светодиода. Результирующее состояние светодиодов линейки ДСИ1 – ДСИ10 выдать в порт в качестве ответа на выполненную команду. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за взаимодействие по интерфейсу RS-232, второй – за управление состояниями светодиодов ДСИ1 – ДСИ10

15. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 управление светодиодными индикаторами ДСИ1 – ДСИ10 в зависимости от принятой по интерфейсу RS-485 команды управления светодиодом с номером номер_светодиода в формате «LEDномер_светодиода ON» для включения или «LEDномер_светодиода OFF» для выключения соответствующего светодиода. Результирующее состояние светодиодов линейки ДСИ1 – ДСИ10 отправить в

18

порт в качестве ответа на выполненную команду. При отсутствии команды посылать состояние светодиодов ДСИ1 – ДСИ10 в порт RS-485 с периодом в 5 секунд. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за взаимодействие по интерфейсу RS-485, второй – за управление состояниями светодиодов ДСИ1 – ДСИ10

16. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее значения текущей температуры, полученной от цифрового датчика DS1821. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за опрос датчика температуры, а второй поток – за отображение значения текущей температуры на жидкокристаллическом дисплее. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством бинарных семафоров

17. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее скорости поворота головки переменного резистора АД2. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за контроль состояния переменного резистора АД2, а второй поток – за отображение на жидкокристаллическом дисплее значения скорости поворота его головки. Информационный обмен между первым и вторым потоками реализовать посредством бинарных семафоров

18. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее текущих вре-мени и даты, считанных с микросхемы RTC DS1307 часов реального времени, с возможностью их корректного изменения. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с микросхемой часов реального времени, второй поток – за отображение на жидкокристаллическом дисплее текущих времени и даты, третий поток – за сканирование клавиатуры и обработку пользовательских запросов. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров и мьютексов

19. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее строки, хранящейся во внешней микросхеме AT45DB041 SPI Flash-памяти по шестнадцатеричному адресу 0х100, с возможностью её изменения, т.е. перезаписи. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с микросхемой SPI Flash-памяти, второй поток – за отображение на жидкокристаллическом дисплее считанной строки, третий поток – за сканирование клавиатуры и обработку пользовательских запросов. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров и мьютексов

19

20. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее строки, хранящейся в файле «file_1.txt» корневого каталога SD-карты, с возможностью её изменения, т.е. перезаписи. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с SD-картой, второй поток – за отображение на жидкокристаллическом дисплее считанной строки, третий поток – за сканирование клавиатуры и обработку пользовательских запросов. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров и мьютексов

21. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее строки, хранящейся на SD-карте по шестнадцатеричному адресу 0х100, с возможностью её изменения, т.е. перезаписи. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с SD-картой, второй поток – за отображение на жидкокристаллическом дисплее считанной строки, третий поток – за сканирование клавиатуры и обработку пользовательских запросов. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров и мьютексов

22. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на светодиодном дисплее целых чисел от 0 до 100, последовательно изменяющихся с периодом в 1 секунду, и включение светодиода ДСИ1 в случае совпадения текущего отсчитываемого числа с числом, заданным пользователем посредством интерфейса RS-232 в формате «число<ввод>». Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с RS-232, второй – за отображение на жидкокристаллическом дисплее принятого по RS-232 числа и вывода ошибочных сообщений в случае некорректного ввода, а динамическая индикация на светодиодном дисплее осуществляется по прерыванию таймера. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров, мьютексов и очередей

23. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на светодиодном дисплее целых чисел от 0 до 25, последовательно изменяющихся с периодом в 1 секунду, и включение светодиода ДСИ1 в случае совпадения текущего отсчитываемого числа с числом, заданным пользователем посредством интерфейса RS-485 в формате «число<ввод>». Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с RS-485, второй – за отображение на жидкокристаллическом дисплее принятого по RS-485 числа и вывода ошибочных сообщений в случае некорректного ввода, а динамическая индикация на светодиодном дисплее осуществляется по прерыванию таймера. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров, мьютексов и очередей

20

24. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на светодиодном дисплее целых чисел от 0 до МАКС, последовательно изменяющихся с периодом в 1 секунду. Максимальное двухзначное число МАКС задаётся пользователем посредством клавиатуры. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за сканирование клавиатуры, второй – за отображение на жидкокристаллическом дисплее введённого пользователем числа, а динамическая индикация на светодиодном дисплее осуществляется по прерыванию таймера. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров, мьютексов и очередей

25. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее шестнадцатеричного значения десятичного числа, введённого пользователем посредством интерфейса RS-232 в формате «число<ввод>». Результирующее шестнадцатеричное число в том же формате «число<ввод>» передаётся пользователю по интерфейсу RS-232 в качестве ответа. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с RS-232, второй – за отображение на жидкокристаллическом дисплее принятого от пользователя числа в десятичном и шестнадцатеричном видах, и вывода ошибочных сообщений в случае некорректного ввода. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров, мьютексов и очередей

26. Для учебного стенда НТЦ-31.100 на базе микроконтроллера ATmega128 отображение на жидкокристаллическом дисплее шестнадцатеричного значения десятичного числа, введённого пользователем посредством интерфейса RS-485 в формате «число<ввод>». Результирующее шестнадцатеричное число в том же формате «число<ввод>» передаётся пользователю по интерфейсу RS-485 в качестве ответа. Задачу решать в контексте операционной системы FreeRTOS, где один поток отвечает за работу с RS-485, второй – за отображение на жидкокристаллическом дисплее принятого от пользователя числа в десятичном и шестнадцатеричном видах, и вывода ошибочных сообщений в случае некорректного ввода. Информационный обмен между потоками реализовать посредством бинарных семафоров, мьютексов и очередей

Задачи подготовил:РОЛИЧ Олег Чеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры ПИКС

21

БГУИР · web viewОсновные отличительные черты cisc, risc и arm...

Documents