En aquesta assignatura s'expliquen les tècniques i la metodologia pel disseny de sistemes digitals. S´inicia amb l´estudi de sistemes seqüencials. A partir d'aquests sistemes, l'alumne pot abordar el disseny de sistemes digitals síncrons de procés específic. Tot seguit, s'estudia el disseny de sistemes amb microprocessadors i microcontroladors. S'estudia el microcontrolador PIC18F4321 i la seva programació amb assembler. Finalment, s'aborda el disseny de programari C per a microcontroladors basat en la metodologia cooperativa. S'emfatitza en aplicacions reals per a enginyeria de la salut.
Professors Titulars
Lògica computacional (àlgebra booleana, blocs funcionals combinacionals, sistemes seqüencials síncrons). Programació en C. Fonaments d'electrònica analògica i digital.
Els alumnes adquireixen els coneixements i desenvolupen les habilitats que s´indiquen a continuació:
1. Dissenyar sistemes basats en microcontroladors
2. Conèixer els fonaments, estructura i arquitectura dels sistemes basats en microcontroladors
3. Conèixer els fonaments bàsics de funcionament (hardware i software) d'equips perifèrics, temporitzadors, dispositius de visualització, emmagatzematge, entrada/sortida i transferència d'informació.
4. Saber identificar les febleses i fortaleses d'un disseny basat en microcontroladors.
5. Conèixer i saber aplicar les tècniques de programació multitasca per resoldre problemes. 6. Saber detectar i corregir errors en una placa física basada en microcontrolador.
Bloc 1. Fonaments d'arquitectura d'una CPU
Lliçó 1 - Arquitectura general d'una CPU.
Lliçó 2 - Organització de la memòria: Fetch i decoding d'instruccions, Stack, adreçament
Lliçó 3 - Ports d?Entrada/Sortida i registres de funció especial
Bloc 2. Funcions bàsiques del Microcontrolador PIC18F4321
Lliçó 4 - Introducció al PIC18F4321
Lliçó 5 - Funcionament general
Lliçó 6 - Memòria
Lliçó 7 - Joc d'instruccions
Lliçó 8 - Stack, Flash, EEPROM
Lliçó 9 - Ports d'entrada/sortida
Lliçó 10 - Temporitzadors
Lliçó 11 - Interrupcions
Bloc 3. Disseny i programació cooperativa en C
Lliçó 12 - EUSART
Lliçó 13 - ADC
Lliçó 14 - I2C
Lliçó 15 - SPI
Lliçó 16 - DAC/PWM
Bloc 4. Consideracions de sistema
Lliçó 17 - Drivers de motor
Lliçó 18 - Guies de disseny de PCB
La dinàmica habitual de cada classe consistirà en una combinació d'explicacions teòriques seguides sempre de la realització d'exercicis pràctics al laboratori que exemplifiquin allò que s'acaba d'explicar. Per tant, les sessions lectives combinaran classes magistrals amb flipped classrooms. A més, els continguts adquirits en les sessions lectives es reforçaran amb la realització d'una pràctica, la qual estarà dividida en fases que s'aniran entregant durant el curs, constituint així el nucli de l'avaluació continuada.
L'assignatura està organitzada en un semestre i la seva avaluació inclou conjuntament les notes dels exàmens de teoria i les entregues de les diferents pràctiques (avaluació continuada i participació a classe), així com l'entrega del projecte final. La ponderació entre les diferents parts es pot trobar en la Guia Acadèmica.
Es valorarà:
- La capacitat per dissenyar sistemes basats en microprocessadors, demostrant un domini sòlid i precís de l'arquitectura, busos, temporització i flux de dades.
- La correcta fonamentació de les decisions de disseny, evidenciant criteri tècnic, claredat en el plantejament i la cohesió entre els components seleccionats.
- La comprensió rigorosa del funcionament i la integració de dispositius de visualització, memòria i mòduls dentrada/sortida, mostrant exactitud tècnica i capacitat per seleccionar solucions adequades a cada aplicació.
- La capacitat per descriure i justificar mecanismes de transferència dinformació, posant de manifest una visió clara, ordenada i coherent dels processos implicats (busos, protocols, sincronització, etc.).
- El domini conceptual i pràctic de les tecnologies digitals i els sistemes de procés, evidenciant una comprensió completa i ben estructurada de microprocessadors, microcontroladors i els seus perifèrics.
- La implementació correcta de programes en assemblador i C, demostrant precisió, eficiència, ús adequat d'interrupcions/temporitzadors i claredat en l'estructura del codi.
- La utilització competent i autònoma de ferramentes avançades de disseny digital.
- La qualitat del procés de disseny realitzat amb aquestes eines, incloent-hi organització, documentació adequada, validació funcional i coherència entre model i solució final.
[1] Microchip - PIC18F Family Datasheet - 2006
[1] August Climent i Judit Lacomba, Teoria i exercicis de Sistemes Seqüencials de Procés Específic, La Salle, 2005.
[2] F. Escudero, Disseny de sistemes de control cooperatius. Una visió pragmàtica, La Salle, 2009.
[3] August Climent i Antoni Garrell, Introducció al Disseny Digital, La Salle, 1999.
[4] Carlos Ruiz Zamarreño, Programación de microcontroladores paso a paso, Marcombo, 2020
[5] Eduardo García Breijo, Compilador C CCS y Simulador Proteus para Microcontroladores PIC, Marcombo, 2009
[6] Cándido Bariáin; Carlos Ruiz Zamarreño i Jesús M. Corres Sanz; Programación de Microcontroladores PIC en Lenguaje C, Marcombo, 2017