Aplikácie signálových mikrokontrolérov

2. stupeň, 1. ročník, letný semester

Predmet nadväzuje na predmet Signálové mikrokontroléry a je zameraný na praktické aplikácie mikrokontrolérov v embedded systémoch. Študenti sa v tomto predmete naučia pomocou signálového mikrokontroléra vyhodnocovať rôzne typy snímačov, komunikovať s inými zariadeniami či navrhnúť a realizovať FOC riadenie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi. Praktickými cvičeniami si študenti zlepšia algoritmické myslenie a zručnosti pri programovaní v jazyku C, budú sa orientovať v nákresoch elektrických obvodov a naučia sa prepájať vedomostí z oblasti výkonovej elektroniky a polovodičových meničov, regulovaných pohonov, teórie riadenia, programovania a algoritmizácie. 

Pri praktickom tímovom zadaní budú študenti pracovať na tímovom projekte / zákazke pre fiktívneho zákazníka z priemyslu, kde budú navrhovať firmvér pre už existujúci hardvér. Počas riešenia zadania sa študenti naučia vykonávať projektový manažment, t.j. určia si čiastkové ciele, zostavia harmonogram prác, zadelia úlohy a budú kontrolovať dodržiavanie plánu. Pri tomto zadaní si študenti zdokonalia aj mäkké zručnosti, ako sú tímová práca, komunikačné a prezentačné zručnosti.
Pri praktickom tímovom zadaní budú študenti pracovať na tímovom projekte / zákazke pre fiktívneho zákazníka z priemyslu, kde budú navrhovať firmvér pre už existujúci hardvér. Počas riešenia zadania sa študenti naučia vykonávať projektový manažment, t.j. určia si čiastkové ciele, zostavia harmonogram prác, zadelia úlohy a budú kontrolovať dodržiavanie plánu. Pri tomto zadaní si študenti zdokonalia aj mäkké zručnosti, ako sú tímová práca, komunikačné a prezentačné zručnosti.

1. Rekapitulácia poznatkov z programovania a algoritmizácie – práca so štruktúrami a smerníkmi, zvyklosti a štandardy v programovaní, dokumentácia programového kódu a jej automatická generácia pomocou DOXYGEN, práca s GIT.
2. Generovanie výstupného napätia – sínusová modulácia, modulácia s treťou harmonickou, SVM modulácia, realizácia modulácií pomocou mikrokontroléra.
3. Diskretizácia a jej programový zápis – diskrétne filtre, diskrétny integrátor, diskrétny PI regulátor a ich programová reprezentácia.
4. Základná architektúra riadiaceho programu pre FOC riadenie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi – matematický model motora, regulačná štruktúra, návrh regulátorov, začlenenie častí regulačnej štruktúry v rámci firmvéru, ladenie regulátorov v praxi.
5. Komunikačné periférie SPI, I2C, SCI – princípy činnosti, príklady použitia, vzájomné porovnanie, výhody, nevýhody.
6. Zobrazovacie prvky – 7-segmentovky, maticové displeje, alfanumerické displeje a princípy ich riadenia.
7. Komunikačné štandardy RS232, RS422, RS485 – princípy činnosti, príklady použitia, vzájomné porovnanie, výhody, nevýhody.
8. Snímače polohy s komunikačnými protokolmi – snímače s rozhraním SSI, BiSS-C, EnDat, HIPERFACE a ich prepojenie s mikrokontrolérom s využitím komunikačných periférií.

[1] P. Herout, Učebnice jazyka C (1. díl), České Budějovice: Kopp nakladatelství, 2009, ISBN 978-80-7232-383-8
[2] V. Šlapák, M. Lacko, Signálové mikrokontroléry, Košice: Technická univerzita v Košiciach, 2018, ISBN 978-80-553-2970-3
[3] Texas Instruments, Inc., TMS320F2837xD Dual-Core Real-Time Microcontrollers : Datasheet. Dallas (Texas, USA) : Texas Instruments, 2024, rev. Feb. 2024, Lit. Number SPRS880, 
[4] Texas Instruments, Inc., TMS320F2837xD Dual-Core Real-Time Microcontrollers : Technical Reference Manual, Dallas (Texas, USA) : Texas Instruments, 2024, rev. May 2024, Lit. Number SPRUHM8