Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska Mikrokontrolery Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Alternatywne źródła energii Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Centralny falownik (ang. central inverter system) Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Micro-Inverter Mikro-przetwornice działają podobnie do systemów centralnego falownika, ale są zainstalowane na każdym panelu i obsługują zwykle do 300 W mocy. Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Micro-Converter Mikro-konwerter dostarcza napięcia (DC) o ustalonej wartości. Rozwiązanie ograniczone do pojedynczego panelu pozwala na optymalizowanie jego wydajności Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Rozwiązania z ładowanymi bateriami akumulatorów – systemy niezależne od sieci Gromadzenie energii na czas gdy energia słoneczna nie jest dostępna Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Rozwiązania z ładowanymi bateriami akumulatorów – systemy niezależne od sieci Gromadzenie energii na czas gdy energia słoneczna nie jest dostępna Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Inteligentne pomiary (ang. Smart metering) w pomiarach zużycia gazu, wody, ciepła Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Inteligentne pomiary (ang. Smart metering) w pomiarach zużycia gazu, wody, ciepła Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Inteligentne pomiary (ang. Smart metering) w pomiarach zużycia energii Zygmunt Kubiak

Alternatywne źródła energii Komunikacja PLC (ang. Power Line Communications) Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Systemy w pojazdach Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Przykład jednego z modułów Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Sterowanie silnikiem BLDC Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Sterowanie serwomechanizmem Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Sterowanie silnikiem krokowym Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Fragment sieci dla pojazdów Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport System dźwiękowy dla pojazdów Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Moduł sterujący drzwiami Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Tesla Model S chassis with drive motor Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Tesla Model S, since 2012. 0 to 100 km/h in 3 seconds, recharging in 30 minutes to 80 percent, range 500 km Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Rower elektryczny Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Rower elektryczny Zygmunt Kubiak

Motoryzacja i Transport Rower elektryczny Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Waga Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Waga Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Waga Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Waga Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Ciśnieniomierz Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Pulsomierz oksymetr Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Bezpiecznik – przekaźnik zabezpieczający Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Czujniki obecności, ruchu Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Zamek elektroniczny Zygmunt Kubiak

Elektronika domowa i przenośna Detektor dymu Zygmunt Kubiak

Przemysł Detektor dymu Zygmunt Kubiak

Przemysł Detektor dymu Zygmunt Kubiak

Przemysł Interfejsy komunikacyjne Zygmunt Kubiak

Przemysł Komunikacja w systemach przemysłowych Zygmunt Kubiak

Tranzystor Mikrokontroler ? Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Mikrokontroler jest strukturą integrującą układ mikroprocesora, pamięć i pewną liczbę układów peryferyjnych Centralna jednostka przetwarzania - mikroprocesor (CPU ang. Central Processing Unit) jest połączona z innymi układami mikrokontrolera za pomocą szyny adresowej i szyny danych. W zależności od tego w jaki sposób CPU uzyskuje dostęp do pamięci programu, istnieją dwie podstawowe architektury mikrokontrolera - Von Neumann’a oraz Harvard’zka. Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Von Neumann przy pierwszym komputerze instytutowym Zygmunt Kubiak http://ithare.com/modified-harvard-architecture-clarifying-confusion/

Mikrokontroler Von Neumann przy pierwszym komputerze instytutowym Zygmunt Kubiak Photograph by Alan Richards

Mikrokontroler Architektura von Neumanna (ang. Von Neumann Architecture) CPU może czytać z pamięci instrukcje lub dane sekwencyjnie - wspólna magistrala Szyna adresowa Szyna danych CPU Pamięć instrukcji i danych Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura von Neumanna (ang. Von Neumann Architecture) Program zbiór rozkazów (instrukcji), które należy wykonać w celu realizacji określonych zadań, np. przetwarzanie tekstu. Program wraz z danymi przechowywany jest w pamięci Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura von Neumanna (ang. Von Neumann Architecture) Program wykonywany jest przez jednostkę centralną CPU (ang. Central Processing Unit) w sposób sekwencyjny, tzn. rozkaz po rozkazie. Zadania te polegające najczęściej na pobraniu danych, ich przetworzeniu i zapisaniu wyniku w pamięci, wykonuje jednostka sterująca CPU. Operacje arytmetyczne i logiczne wykonywane są przez jednostkę arytmetyczno logiczną ALU (ang. Arithmetic and Logic Unit). Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura von Neumanna (ang. Von Neumann Architecture) Rozkaz określa operacje do wykonania i ew. położenie źródłowych i docelowych danych. Zapis i odczyt danych użytkownika z pamięci i do pamięci wymaga urządzeń wejściowych i wyjściowych. Przepływ rozkazów i danych wymaga magistrali - zbiór szyn (sterująca, danych, adresowa). Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura Harwardzka (ang. Harvard Architecture) CPU Termin pochodzi od komputera Harvard Mark I opartym na przekaźnikach, którego instrukcje zapisane były na taśmie perforowanej (szerokości 24 bitów) natomiast dane na licznikach elektromechanicznych. Szyna adresowa Szyna danych CPU Pamięć instrukcji Pamięć danych Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura Harwardzka (ang. Harvard Architecture) Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Architektura Harwardzka (ang. Harvard Architecture) Harvard Mark I, inaczej IBM Automatic Sequence Controlled Calculator(ASCC) – największy w historii kalkulator elektro- mechaniczny Zbudowany w czasie wojny przez zespół (Claire D. Lake, Francis E. Hamilton, Benjamin M. Durfeepod) pod kierunkiem Howarda Aikena, według jego pomysłu z 1937 r. Harvard Mark I miał blisko 16 m długości i 2,5 m wysokości, ważył ponad 5 ton, zawierał z górą 800 km przewodów z trzema milionami połączeń Maszyna była wykorzystywana do roku 1959 Howard Hathaway Aiken Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Zmodyfikowana architektura harwardzka nazywana też architekturą mieszaną Łączy cechy architektury harwardzkiej i architektury von Neumanna Oddzielne pamięci instrukcji i danych, ale wykorzystują one wspólną magistralę (wspólne szyny adresowa i danych) Przykład zmodyfikowanej architektury harwardzkiej – mikrokontrolery oparte na rdzeniu 8051 Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura CISC (ang. Complex Instruction Set Computer) Architektura o rozbudowanej liście złożonych instrukcji, które do wykonania wymagają od kilku do kilkunastu cykli zegara Lista instrukcji sięga kilkuset Duża liczba trybów adresowania Złożoność dużej części instrukcji zwiększa czas dekodowania rozkazów Współczesne mikrokontrolery, zawierające rdzenie z punktu widzenia programisty postrzegane jako CISC są wytwarzane jako RISC; instrukcje CISC są rozdzielane na mikrorozkazy RISC, które są realizowane przez szybki blok wykonawczy Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura CISC (ang. Complex Instruction Set Computer) 8051 Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) Architektura o zredukowanej liście instrukcji, zaproponowana w latach 70 w badaniach na uniwersytecie Berkeley oraz IBMThomas J. Watson Research Center Ograniczenie liczby instrukcji Redukcja trybów adresowania – uproszczenie instrukcji i ich wykonywania Zwiększenie listy rejestrów, co m.in. zmniejsza liczbę odwołań do pamięci Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) Zamiast rejestru instrukcji stosuje się pamięć FIFO Dzięki przetwarzaniu potokowemu (ang. pipelining) wszystkie rozkazy wykonują się w jednym cyklu zegarowym Rozkazy wykonywane są w kilku etapach (kilka stopni potoku – kolejne rozkazy są w innym stadium wykonywania) co statystycznie daje realizacji rozkazu w jednym cyklu zegarowym W przetwarzaniu instrukcji w systemie potokowym problemem są instrukcje skoków Kody i format instrukcji są zunifikowane – w pamięci zajmują taką samą liczbę bajtów Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) AVR Zygmunt Kubiak

Dziękuję za uwagę Zygmunt Kubiak

Mikrokontroler Podział architektur – kryterium lista instrukcji Architektura RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) Ortogonalność instrukcji Zygmunt Kubiak