Doble Grau en International Computer Engineering and Management of Business and Technology

Sistemes digitals i microprocessadors

Descripció
En aquesta assignatura s´expliquen les tècniques i la metodologia per al disseny de sistemes digitals. S'inicia amb l'estudi dels sistemes seqüencials. A partir d'aquests sistemes l'alumne pot abordar el disseny de sistemes digitals síncrons de procés específic. Seguidament 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 software en C per a microcontroladors basat en metodologia cooperativa.
Tipus assignatura
Tercer - Obligatoria
Semestre
Anual
Curs
2
Crèdits
9.00
Coneixements previs

Conceptes bàsics d´àlgebra de Boole i sistemes combinacionals.

Objectius

En aquesta assignatura els alumnes adquireixen els coneixements i desenvolupen les habilitats que es mostren a continuació:
1.-Reforçar els coneixements bàsics del disseny de sistemes combinacionals i seqüencials.
2.-Tenir coneixements sobre el disseny de sistemes digitals amb elements de l´escala mitja d´integració i amb microprocessadors.
3.-Estudiar diferents metodologies de disseny de sistemes digitals.
4.-Dissenyar i implementar sistemes digitals al laboratori en grup per tal de reforçar el seu coneixement i analitzar amb més detall el seu funcionament.
5.-Tenir habilitats per la detecció d´errors en les implementacions fetes al laboratori.

Continguts

1. Repàs de sistemes digitals
Famílies lògiques.
Consideracions sobre consum i velocitat.
Sistemes combinacionals.
Aritmètica binària.

2. Sistemes seqüencials
Biestables, registres, comptadors síncrons i aplicacions.
Memòries: RAM, LIFO, FIFO, CAM, ...
Sistemes seqüencials síncrons: 1:N, N:M, ...

3. Sistemes digitals de procés específic
Unitat de sincronització.
Unitat de control.
Unitat operativa.
Interfície.

4. Introducció als microcontroladors
Microprocessador i microcontrolador.
Estructura bàsica: CPU, memòria, perifèrics.
Conjunt d´instruccions.
Modes d´adreçament.
Concepte d´accés directe a memòria.

5. PIC18F4321 - Introducció
Gamma de microprocessadors de Microchip.
Característiques generals.
Diagrama de blocs i llistat de pins.
Modes d´oscil∙lador.
Modes de gestió de l´energia.
Reset.

6. PIC18F4321: Memòria
Mapes de memòria.
Memòria de programa.
Memòria de dades RAM: propòsit general, específic i bancs.
Memòria de dades EEPROM.
La pila.

7. PIC18F4321: Conjunt d´instruccions
Instruccions orientades a byte.
Instruccions orientades a bit.
Instruccions literals.
Instruccions de control.

8. PIC18F4321: Interrupcions
Concepte d´interrupció.
Nivell de prioritats de les interrupcions.
Fonts d´interrupció.

9. PIC18F4321: Perifèrics
Ports.
Timers.
Dispositius de gestió d´interrupcions externes.
EUSART.
Convertidor A/D.

10.Programació en C i metodologia de disseny
Sintaxi C específica per a la programació de microprocessadors PIC.
Disseny cooperatiu.

Metodologia

La metodologia utilitzada a l´assignatura d´estructura de computadors es basa amb classes magistrals reforçades amb la realització de dues pràctiques en grups de dos alumnes, que es van entregant durant el curs i que constitueixen el nucli de l'avaluació continuada. Les classes magistrals es van complementant amb exercicis que es van resolent a classe per part del professor.

En aquesta assignatura s´utilitza força l´entorn e-study com a mitjà de comunicació entre l´alumne i el professor. En aquest es disposen de tots els materials que es van necessitant durant tot el curs (manuals, propostes d´exercicis, exercicis resolts, enunciats d´exàmens, resums de teoria, etc ...).

Avaluació

L´assignatura està organitzada en dos semestres i la seva avaluació, totalment independent d´un semestre a l´altre, és sensible a les notes dels exàmens de teoria i d´avaluació contínua.

Referent als exàmens de teoria
- El primer semestre té un examen final (E1S) al mes de febrer que es pot recuperar a la convocatòria ordinària de juny i a la extraordinària de juliol.
- El segon semestre té un examen final (E2S) que es pot recuperar a la convocatòria extraordinària de juliol. Aquest examen es fa en la convocatòria ordinària de juny.

Referent a l´avaluació continua
- L´avaluació continua contempla la capacitat de progrés, planificació i el treball continu de l´alumne. Aquesta avaluació recau únicament en les sessions de pràctiques.
- En cadascuna de les dues pràctiques de l´assignatura (una per semestre) hi hauran tres (3) punts de control (PC) establerts en unes dates prefixades, que serviran per avaluar l´estat real de les pràctiques al llarg del temps.

Sobre el càlcul de les notes finals
- La nota final d´un semestre es calcula com el màxim entre la nota de l´examen i la nota de l´examen ponderada amb la nota d´avaluació continuada del semestre, només en el cas que la nota de teoria sigui superior a 3,5.
- Per tal d´aprovar l´assignatura és necessari que les notes finals de cada semestre siguin superiors o iguals a 5, i tenir les dues pràctiques entregades. En aquest cas, la nota final de l´assignatura es calcula com la mitjana aritmètica de les notes finals dels dos trimestres.

Altres
- Una vegada totes les pràctiques estan aprovades, es guarda la nota per a curs següent (només 1 curs) sempre i quan la nota del/s semestres/s de teoria suspès/os tinguin una nota superior o igual a 3 punts a la convocatòria extraordinària de juliol.
Les notes d´avaluació continua es tenen en compte tant en les convocatòries ordinàries com en les extraordinàries.
- Aquells alumnes que estiguin exempts de pràctiques (pràctiques ja aprovades), han de resoldre aquestes de forma teòrica en format d´exercici i entregar en els mateixos terminis que les pràctiques, en el cas que vulguin aprofitar l´avaluació continuada.
- Pels alumnes amb matrícula de convocatòria extraordinària de febrer, els continguts de l´examen són els del curs acadèmic anterior. En aquest cas, cal completar les pràctiques pendents del curs anterior (entrega requerida abans de l´examen de la convocatòria extraordinària de febrer) prèviament a la realització de l´examen de la convocatòria extraordinària. Les pràctiques a completar són individuals. Una vegada entregades, es tindran en compte com aprovades del curs anterior a tots els efectes.
- Les copies de teoria o pràctiques, es penalitzaran amb puntuació de 0 (zero) punts a les convocatòries ordinària i extraordinària del curs 2011‐2012. Addicionalment, si es detecta còpia en l´examen de convocatòria extraordinària de juliol, o bé en l´entrega extraordinària de pràctiques de setembre, es penalitzarà amb puntuació de 0 (zero) punts la convocatòria ordinària (juny) del curs 2012‐2013.

Criteris avaluació

- Exàmens teòrics.
- Realització de pràctiques.

Bibliografia bàsica

[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.

Material complementari

[4] M.Mano and M.D.Ciletti, Digital Design, 4th edition, Prentice Hall, 2007.
[5] Microchip, PIC18F4321 Family Data Sheet, Microchip Technology, 2007.
[6] R.Miles and K.Hamilton, Learning UML 2.0, O'Reilly Media Inc, 2006.