Содержание дисциплины
РАЗДЕЛ 1
ВВЕДЕНИЕ
Тема 1.1 Предмет и содержание дисциплины
Предмет и содержание дисциплины, её связь с другими дисциплинами. Развитие ПУ и классификация современных ПУ.
РАЗДЕЛ 2
ОСНОВНЫЕ ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
Тема 2.1 Устройства ввода
Клавиатура. Кодирование символьной информации. Мышь и трекбол. Световое перо. Сенсорные экраны. Планшеты. Сканеры. Способы сжатия растровых изображений. Методы распознавания символьной информации. Игровые устройства. Использование игрового порта для работы с датчиками.
Тема 2.2 Устройства вывода
Классификация и принципы действия принтеров. Принципы построения механической части принтеров. Подключение, настройка и обслуживание принтеров. Разработка приложений с выводом на принтер графической информации. Плоттеры. Коммуникаторы устройств ввода-вывода.
Тема 2.3 Устройства хранения данных
Назначение и принципы функционирования устройств хранения данных. Основные характеристики и конструктивы. Интерфейсы. Устройства, системы и сети хранения данных. Логическая структура дисков. Устройства хранения на магнитных дисках. Оптические диски. Ленточные устройства. Твердотельные устройства хранения. Системная поддержка внешней памяти. Установка и обслуживание устройств.
Тема 2.4 Видеосистема
Принципы вывода изображений. Графические акселераторы. Дисплей. Интерфейсы мониторов и видеосистем. Дисплейные адаптеры. Видеосервис BIOS. Параметры видеосистемы. Проекционные устройства. Стереоскопические устройства отображения информации.
Тема 2.5 Аудиосистема
Оцифровка звуковых сигналов. Использование ПК для обработки звука. Методы компрессии звука. Синтез звука. Системы распознавания и синтеза речи. Стереофоническое и объемное воспроизведение. Трехмерный звук. Звуковые карты PC. Интерфейс MIDI.
Тема 2.6 Коммуникационные устройства
Модемы и факс-модемы. Управление модемом с помощью АТ-команд. Подключение к локальным сетям. Подключение к беспроводным сетям. Интернет.
РАЗДЕЛ 3
ИНТЕРФЕЙСЫ ЭВМ
Тема 3.1 Параллельный интерфейс
Традиционный LPT-порт. Расширения стандартного порта. СтандартIEEE1284. Системная поддержкаLPT-порта. Параллельный порт и функцииPnP. ПрименениеLPT-порта. Конфигурирование. Неисправности и тестирование параллельного порта.
Тема 3.2 Последовательные интерфейсы
Интерфейс RS232 –COM-порт. Протокол. Управление потоком данных. Микросхемы. Системная поддержка. Конфигурирование и использованиеCOM-порта. Неисправности и тестирование.
Тема 3.3 Шина USB
Архитектура. Топология шины. Модель передачи данных. Организация обменов. Электрический интерфейс. Хабы USB. Хост-контроллер. РасширениеOTG. Автоматическое конфигурирование устройств. Проблемы при подключении.
Тема 3.4 Шины расширения. Специальные интерфейсы
Организация шин PCIиPCI-X. Протокол, команды и транзакции. Прямой доступ к памяти. Пропускная способность. Прерывания. МостыPCIиPCI-X. Конфигурирование иBIOSустройствPCIиPCI-X. Слоты и карты. Порт графического акселератораAGP.PCIExpress. Шины расширения блокнотных ПК. ИнтерфейсыIDE-ATA/ATAPIиSATA. ИнтерфейсSCSI
Тема 3.5 Беспроводные интерфейсы
Инфракрасный интерфейс IRDA. РадиоинтерфейсBluetooth. Шина IEEE 1394 – FireWire. Интерфейс Fibre Channel.
РАЗДЕЛ 4
РАЗРАБОТКА УЗЛОВ ПУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Тема 4.1 Основные возможности микроконтроллеров
Обзор современных микроконтроллеров и их возможностей. Критерии сравнения микроконтроллеров. Микроконтроллеры семейства AVRфирмыAtmel. Основные возможности МК серийMegaиTiny.
Тема 4.2 Средства разработки программ для МК
Обзор компиляторов для микроконтроллеров AVR. Компилятор Code Vision AVR Compiler. Работа с проектом. Использование генератора начального кода. Настройка среды. Встроенный прошивальщик. Особенности использования языка С для программирования контроллеров.
Тема 4.3 Средства отладки программ для МК
Обзор средств симуляции схем и отладки программ для МК. Симулятор VMLab. Создание проекта. Работа с проектом. Использование осциллографа. Основные возможности.
Тема 4.4 Использование таймеров МК
Виды таймеров. Особенности работы таймеров. Режимы работы таймеров. Включение и выключение таймеров. Прерывания при переполнении. Использование таймеров.
Тема 4.5 Внешние прерывания
Использование внешних прерываний. Условия возникновения внешних прерываний. Обработчики прерываний. Разрешение и запрет генерации прерываний. Полинг – как альтернатива использованию внешних прерываний.
Тема 4.6 Датчики
Классификация датчиков ПУ. Получение информации от датчиков и её обработка. Использование датчиков в устройствах, эксплуатируемых в различных отраслях деятельности человека.
Тема 4.7 Использование АЦП
Использование аналогово-цифровых преобразователей. Точность измерений. Согласование уровней сигналов. Пути снижения помех и увеличения точности измерений.
Тема 4.8 Подключение устройств индикации
Использование индикаторов при отладке и эксплуатации ПУ. Использование светодиодов. Звуковая сигнализация. Использование семисегментных индикаторов. Использование алфавитно-цифровых индикаторов.
Тема 4.9 Взаимодействие ПУ и ЭВМ. Использование UART
Подключение ПУ к ЭВМ. Особенности использования параллельных и последовательных интерфейсов. Обмен данными между микроконтроллером ПУ и ЭВМ с использованием интерфейса RS232. Настройка UART микроконтроллера.
Тема 4.10 Управление мощными нагрузками. Использование широтно-импульсной модуляции
Управление устройствами с большой потребляемой мощностью. Использование реле и MOSFET-транзисторов в схемах управления. Широтно-импульсная модуляция. Параметры ШИМ-сигнала. Использование ШИМ для регулирования мощности нагрузки. Аппаратная и программная генерация ШИМ-сигнала.
Тема 4.11 Серводвигатели
Назначение, устройство и характеристики серводвигателей. Обзор популярных моделей. Управление сервомоторами.
Тема 4.12 Шаговые двигатели
Назначение, устройство, виды и характеристики шаговых двигателей. Краткий обзор моделей. Режимы работы шагового двигателя. Управление шаговым двигателем.
РАЗДЕЛ 5
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПУ
Тема 5.1 Перспективы развития периферийных устройств
Обзор передовых отраслей современной науки. Тенденции развития периферийных устройств. Интеграция бытовой техники. Обобщение материала.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. – М.: издательский дом «Додэка-ХХI», 2006.
Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. – СПб.: Наука и техника, 2005.
Бройдо В.Л. Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2006.
Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение: пер. с нем. – М.: Мир, 1989.
Голубцов В.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.
Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. – М.: ИП Радиософт, 2002.
Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2002.
Гук М. Интерфейсы ПК: Справочник. – СПб.: ПитерКом, 1999.
Гук М.Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. – СПб.: Питер. 2006.
Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Под общей редакцией Ю.В.Новикова. Практ. пособие. – М.: ЭКОМ., 2002.
Р.Томсон, Б.Томсон. Железо ПК. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2003.
Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2006.