1. Definiii ale S.I.

1) Un SI este un sistem ce integreaza HW i SW i proiectat pt o anumit funcionalitate.

2) Un SI este un sistem de calcul cu scop predefinit inclus ntr un dispozitiv pe care l conduce.

3) Un SI este un sistem de calcul cu cerine specifice. SI execut sarcini predefinite.

4) Un SI este un sistem de procesare a informaiei, parte a unui sistem mai mare sau a unui dispozitiv.

5) Un SI este o combinaie de HW i SW cu programare i faciliti fixe, proiectat pt un tip de aplicaii.

6) Un SI este o combinaie de HW, SW si, posibil, elemente mecanice sau alte elemente, proiectat pt a realiza o funcie dedicat.

7) Def actualizat: SI constituie un subdomeniu ingineriei calculatoarelor, bazat pe circuite logice programabile de utilizator i orientat pe aplicaii de timp real

2. Prezentai diferenele fa de calculatoarele de uz general.

1) Interfaa cu omul: led uri, LCD uri, minitastaturi;

2) Sisteme de intrare/ ieire simple, fr periferie;

3) Pot include porturi de diagnosticare;

4) Pot include FPGA uri, circuite analogice;

3. Domenii de aplicabilitate ale S.I.

Ind automobilelor, Transporturi,Ind aeronautic, aerospaial, Telecomunicaii, Medicin, Automatizri ,Robotic,

4. Caracteristici i cerine la S.I.

1) Conectare la mediul exterior, - monitorizare ( prin intermediul senzorilor)

- comanda(prin intermediul actuatorilor=disp care convertete val num n efecte fizice)

2) Funcionare reactiv:- un sistem reactiv este n continu interaciune cu mediul nconjurtor

- un sistem reactiv poate fi gndit ca fiind ntr o anumit stare, ateptnd o intrare;

- pt fiecare intrare execut una sau mai multe operaii i genereaz o ieire

3) Funcionare n timp real: timpul devine un parametru al execuiei operaiilor;

-exist constrngeri de timp =>hard (produc efecte grave, uneori dezastruoase, la nerespectare)

=>soft (produc efecte negative la nerespectare);

4) Eficiena: un SI trebuie s fie eficient; aceasta poate fi evaluat cu urmtoarele metrici:

i. Consumul de energie: trebuie minimizat;

ii. Dimensiunea codului: cod mare memorie de program mare;

iii. Execuie implicnd minim de circuite;

iv. Greutate i dimensiune mici;

v. Cost redus.

5) Funcionare n medii grele: cldur excesiv, vibraii, coroziune, fluctuaii ale tensiunii de alimentare;

6) Dependabilitate: foarte important datorit conexiunii cu mediul exterior;

i. Fiabilitate: probabilitatea ca un sistem s nu se defecteze;

ii. Mentenabilitate: probabilitatea ca o defeciune s poat fi reparat ntr un timp anumit;

iii. Siguran: probabilitatea ca o defeciune s nu cauzeze efecte catastrofale;

iv. Disponibilitate: probabilitatea ca un sistem s fie disponibil.

5. Direcii n studiul S.I.

HW i circuite de baz , LP, SO, Reele de SI; Modelare, simulare i validare; Aplicaii.

6. Legtura dintre S.I. i ubiquitous and pervasive computing :

Formulate n perioada 2001 - 2003; SE BAZEAZA PE SI!!!

Spre deosebire de modelul desktop, n UPC omul determin procesarea informaiei de ctre mai multe sisteme, fr a fi necesar s fie contient de acest lucru;

Se bazeaz pe sist de calcul de dim. mici,(uneori nesesizate), cu anumite sarcini,care comunic ntre ele, cu un sist central.

7. Structura unui S.I.

Unitatea central: pt a decide dac un procesor este potrivit pt un SI trebuiesc luate n considerare cteva trsturi:

Numrul pinilor de I/ E

Numrul interfeelor;

Cerinele de memorie;

Numrul liniilor de ntrerupere;

Faciliti de timp real

Viteza

Setul de instruciuni: RISC sau CISC;

Instrumente de dezvoltare: decisive n testare i depanare; costul lor trebuie luat n considerare.

Memoria

Situaia ideal:cnd mem. intern,de date i program, este suficient, n caz contrar, este necesar mem extern;

Capacitatea de mem. gestionat de un microcontroler este mai mic dect cea gestionat de un microprocesor.

Intrri/ ieiri specifice:

Intrrile/ ieirile SI sunt specifice:

Citesc informaia de la senzori analogici sau digitali,

Primesc comenzi din exterior, fie pe linii digitale fie de la comutatoare, minitastaturi,

Afieaz informaia pe led uri, LCD uri, afiaje cu 7 segmente,

Comand actuatori.

SI pot comunica pe linii seriale, cu sau fr fir, cu alte SI sau calculatoare de uz general;

Pot dispune de port serial pt programare n sistem;

Pot dispune de port pt depanare n sistem.

Software de baz:

Const n sisteme de operare n timp real (RTOS), necesar pt SI complexe, de exemplu cele distribuite;

Exemple de RTOS: NetBSD, eCOS, Windows CE, OSEK etc.

SI simple, de exemplu majoritatea din aplicaiile domestice, nu necesit software de baz.

Software aplicativ:

Implementeaz funcionalitatea cerut;

Necesit limbajul de programare i mediul de programare; mediul de programare ruleaz pe un PC;

Asigur operaii ca: monitorizare, procesare, comand i control.

8. Explicai noiunea de RTOS (Real-Operating System)

1) Sunt proiectate pt sisteme care sunt caracterizate printr-un control foarte precis al timpului de rsp i al performanei;

2) n cadrul unui RTOS operaiile pot fi prioritizate a.i. prile cele mai critice ale aplicaiei s poat lua controlul asupra procesorului exact n momentul n care este nevoie de acest lucru;TOATE celelalte operaii sunt oprite temporar;

3) Comportament de tip determinist.

4) Sunt prevzute cu mecanisme de prioritizare a taskurilor n funcie de importana acestora ;

5) Sisteme de operare care nu sunt n timp real - pot fi injectate ntrzieri aleatoare ntr-o aplicaie;

9. Structura intern a 80C51.

10. Ce se intelege prin Registre cu functiuni speciale? 2 exemple la 8051.

-Microcontrolerul 80C51 conine un grup de registre interne, cu funciuni speciale, SFR (Special Function Registers);

-Registrele cu funciuni speciale sunt adresabile n mod direct, adresele lor se afl n zona 80H FFH;

-Exist cteva tipuri de registre i anume:

1)

2) registre de uz general,

3) registre care corespund porturilor,

4) registre pt comanda modulelor periferice i

5) registre pt transferul datelor cu modulele periferic

11. Modul 0 al contorului 80C51.

1) TIMER 0 i 1 sunt configurate ca numrtoare pe 13 bii;

2) TL0 i TL1 sunt numrtoare alctuite din 5 ranguri(cele mai puin semnificative)

3) TH0 i TH1 sunt numrtoare pe 8 bii;

4) indicatorii de depire TF0 i TF;

5) Semnalul care apare la ieirea de depire a lui TIMER 1 este surs pt tactul serial.

12. Modurile de lucru ale interfetei seriale 8051

Modul 03

Modul 0 :

Este modul numit i I/ E extins n care se transfer date pe 8 bii, sincronizate cu tactul microcontrolerului;

Terminalul TxD este folosit doar pentru a genera tactul iar terminalul RxD este folosit pentru a transfera date n ambele sensuri;

Modul 1:

Este un mod UART n care se transfer caractere pe 10 bii: 1 bit de START, 8 bii de date, primul fiind cel mai puin semnificativ i 1 bit de STOP;

Rata de transfer este determinat de frecvena semnalului de la ieirea de depire a lui TIMER 1, fTIM;

Modul 2:

Mod UART cu 11 bii/ caracter: 1 bit de START, 8 bii de date, 1 bit programabil i 1 bit de STOP;

La transmisie, bitul al 9-lea este TB8 i poate fi programat iar la recepie, bitul al 9-lea este ncrcat n RB8;

Modul 3:

Mod UART cu 11 bii/ caracter care difer de modul 2 doar prin rata de transfer care aici depinde de fTIM; astfel:

R = 2SMOD x fTIM/ 32 dac TIMER 1 lucreaz n modul 0 sau 1 i

R = 2SMOD x fosc/ 32 x 12 x (256 - (TH1)) dac TIMER 1 lucreaz n modul 2.

(-modurile de operare-activ/dezactiv recep date-mem bitului 9 de date-mem starii interf seriale)

13. Descriei funcionarea sistemului multimicrocontroler bazat pe interfaa serial a uc 8051.

Cuprinde:

1) logica de control pt transmisie i recepie,

2) registrul de control SCON ("Serial Control Register")- contine biti de control pt a specifica:

3) registrele tampon SBUF ("Serial Buffer Register")- alc din 2 reg:

4) (-rangul 7 din reg PCON-are rolul sa: - divizeze cu 2(SMOD=1) rata de transfer - sa NU div cu 2(SMOD-0) rata de transfer) (-1 pt transmisie-1 pt receptie)rangul SMOD;

(- seteaza indicatorii IE0 si IE1)

14. Sistemul de ntreruperi al 8051.

(-seteaza rangurile TF0 si TF1)5 surse pt ntreruperi:

1) 2 ntreruperi externe generate la intrrile /INT0 i /INT1

2) (-seteaza fie rangul RI fie TI-RI si TI sunt intrari intr-o poarta SAU a carei iesire este cerea de intr de la interf seriala)3 ntreruperi interne: - 2 de la circuitele contoare/ temporizatoare

- 1 una de la ntreruperea serial.

Cererile de ntrerupere seteaz indicatori care sunt ranguri

din registrele TCON i SCON i care genereaz ntreruperile;

15. Alocarea prioritilor la 8051.

Rolul registrului IP este acela de a aloca prioriti;

i. fiecrei surse i se poate aloca ,independent, oricare nivel de prioritate (scazut sau ridicat)

ii. Fiecrei ntreruperi i corespunde un rang: 1- prioritate ridicat

0- prioritate sczut;

iii. Dac apar simultan 2 cereri de ntrerupere

- de prioriti diferite, va fi tratat cererea de prioritate mare;

- de aceeai prioritate, uc le va lua n considerare ntr-o ordine prestabilit ( IE0, TF0, IE1, TF1, RI + TI);

iv. Rutina de tratare a unei ntreruperi de prioritate sczut poate fi ntrerupt de o cerere de prioritate ridicat dar nu i invers; rutina de tratare a unei ntreruperi nu poate fi ntrerupt de o cerere de aceeai prioritate.

16. Modurile de lucru cu consum redus ale 8051.

- 2 moduri: Idle i Power Down;

IDLE :

Oscilatorul, interfaa serial, contoarele/ temporizatoarele i sistemul de ntreruperi continu s funcioneze dar tactul nu mai ajunge la CPU. ntregul CPU i pstreaz starea;

Ieirea: prin ntrerupere validat sau RST;

Power-Down :

Oscilatorul se oprete, ca urmare starea ntregului microcontroler rmne nemodificat (microcontrolerul "nghea");

Singura ieire din acest mod este prin activarea intrrii RST;

n acest mod Vcc poate fi redus la 2 V

- Utile n aplicaii n care consumul este un factor critic;

- Instalarea lor se face prin program, acionnd asupra a cte unui rang din registrul PCON ("Power Control Register")

(-un circuit de intrare-un registru intern-un etaj de iesire)

17. Porturile 8051.

- uc 8051 dispune de 4 porturi bidirectionale, pe 8 bii, notate cu P0, P1, P2 i P3; Fiecare port are

-Porturile sunt de uz general, fiecare rang poate fi programat independent ca intrare sau ieire

18. Ce se intelege prin PWM? Principii de funcionare i exemple de aplicaii unde poate fi utilizat.

Genereaz ieiri modulate n durat;

Facilitate util pt comanda motoarelor de curent continuu;

Implementat cu un contor/ temporizator pe 32 bii cu un divizor intern de 32 bii;

Facilitatea PWM poate fi dezactivat;

Perioada i durata pot fi programate;

Facilitate de control individual al fronturilor crescator si scazator:util pt comanda motoarelor de curent continuu multi -faz

Posibilitate de a genera: - Ieire activ la 1 la fiecare nceput de ciclu;

- Ieire activ la 1 sau la 0 n timpul ciclului;

Ex: telecomunicatii,controlul turatiei motoarelor de curent continuu, surse de tensiune in comutatie ,Controlulsliding mode

19. Prezentai 3 moduri de adresare n cadrul limbajului de asamblare a 80C51.

1) Adresarea direct: operandul este specificat printr-o adres pe 8 bii n cadrul instruciunii; exemplu: MOV A,09H;

2) Adresarea indirect: n cadrul instruciunii se specific un registru care conine adresa operandului;

3) Adresarea de registru: este folosit pt adresarea unui operand aflat n unul din registrele R0 - R7; cod eficient;

4) Adresarea imediat: n cadrul instruciunii, dup cod urmeaz o constant; exemplu: ADD A,#64 sau ADD A,#64H;

20. Prezentati 3 exemple de instructiuni ale uc 8051 de tipuri diferite si descrieti semnificatiile lor.

ADD A,10H o instructiune aritmetica cu adresare directa (operandul este specificat printr-o adres pe 8 bii)

SWAP A instr logica de interschimbare a celor doua jumatati ale acumulatorului (ex: conversia unui nr din binar in BCD)

MOV B,#80 instr de transfer cu memoria RAM interna, adresarea este implicita (operandul este in zecimal)

21. Caracteristici ale unui limbaj de nivel nalt pt a putea fi folosit n S.I.

Eficienta; - posibilitatea de acces low-level la hardware

Bine definit; - de uz general

sa poata citi si scrie in locatii particulare de memorie(ex: pointeri )

refolosirea codului (care a fost deja testat)

22. Precizai diferenele de alocare n memorie a variabilelor comparativ cu constantele.

1) Identificatorii ce reprezinta valori de date variabile si necesita portiuni de memorie ce pot modificate in timpul executiei programului se numesc variabile

2) Valorile constante nu necesita spatiu de memorie ce poate fi modificat: o data ce valoarea unei constante a fost scrisa in memorie, aceasta nu se va modifica niciodata => compilatorul aloca un block din spatiul de memorie alocat programului, de obicei in ROM, pt fiecare dintre acesti identificatori

23. (-Avantaj: sunt vizibile in debuggers-Dejav: stocate in ROM)Avantaje si dezavantaje referitoare la folosirea definiiilor simbolice (#define) i a constantelor (const) n programarea S.I.

1) Constantele declarate cu const

2) (-Av: nu ocupa spatiu in ROM / Dezav: nu sunt vizibile in debuggers -recomandate in SI unde memoria ROM este critica.)Constantele simbolice (#define)

24. Explicai impactul folosirii ncapsulrii de date utiliznd struct i union asupra performanei SI.

Incapsularea datelor - struct

1) Incapsuleaza date de tipuri diferite ce apartin aceluiasi obiect

2) Sprijina gruparea datelor din program

3) Accesul la un membru al structurii se face cu ajutorul operatorului . , si operatorului pointer ->

Incapsularea datelor union

a. O uniune reprezinta suprapunerea elementelor de tipuri de date diferite in aceeasi locatie de

b. Dimensiunea uniunii este data de dimensiunea celui mai mare element

c. De obicei, tipul union este folosit in sisteme incorporate pt a crea un tampon pt retinerea diferitelor tipuri de date. Acest lucru poate economisi mem. refolosind acelasi block de 16 biti in fiecare functie ce necesita variabile temporare

25. Descriei folosirea facilitii Bit Fields in limbajul C. Exemplu

1) Ofera posibilitatea accesarii unui singur bit sau a unui grup de biti din memoria neadresabila pe biti

2) Ordinea bitilor poate fi definita cu ajutorul cuvantului cheie struct .

Exemplu: struct TxIC

{unsigned int glvl: 2;

unsigned int ilvl: 4;

unsigned int ie: 1;

unsigned int ir: 1;

unsigned int : 0;

} t7ic;

t7ic.ilvl = 12;

26. Particulariti de programare in limbajul C legate de programarea S.I. (The Embedded Difference)

Majoritatea programelor in SI includ un fisier header care descrie procesorul tinta

Fisierul header contine descrierea vectorilor de reset, dimensiunea si locatia mem ROM si RAM, nume si locatii de registri, nume si locatii de pini, definitiile registrilor si macrodefinitii

Un alt aspect important despre cunoasterea device-ului este cunoasterea limitelor device-ului pt care este scris progr.

Un anumit device poate avea resurse de memorie foarte limitate si trebuie luat in considerare si acest aspect in dezvoltarea programelor

Odata cu problemele legate de dimensiuni apar si problemele legate de viteza. Device-uri diferite compileaza la viteze diferite si folosesc tehnici diferite pt sincronizarea cu perifericele

27. Fazele dezvoltrii unui proiect de S.I. Descrierea acestor faze.

1. Problem specification

Specificarea problemei este o expresie prin care se afirma care este problema pe care programul o va rezolva.

In principiu, se explica in detaliu ce va face programul.

Dupa completarea specificatiilor, sistemul trebuie evaluat ca un intreg

2. Tool/chip selection

Se determina ce device este mai potrivit d.p.d.v. al memoriei, vitezei, costului, etc

Este esential sa se determine daca deciziile de dezvoltare luate sunt compatibile cu device-ul ales.

3. Software plan

Selectarea unui algoritm care rezolva problema de la specificatiile problemei.

Problema trebuie sparta in probleme mai mici

4. Device plan hardware specific routines

Setarea vectorilor de reset

Setarea vectorilor de intrerupere

Urmarirea stivei (hardware or software)

Interactiunile cu perifericele(timere, porturi seriale, convertoare A/D )

Lucrul cu porturile de I/O

5. Code/debug

Se verifica daca codul este corect sintactic

Timing of the program

6, 7. Test, Integrate

Testarea fiecarei componente si integrarea sa intr-un produs functional (project)

28. Programarea ntreruperilor 80C51 (def ntreruperi, etape de activare a unei ntreruperi, rutina de tratare).

O ntrerupere este un semnal asincron care necesit o anumit atenie; Oprete CPU-ul microcontrolerului, acesta oprind execuia taskului curent pt a trata ntreruperea; dup ce a fost tratat CPU-ul microcontrolerul reia execuia taskului oprit

Activarea unei ntreruperi:

1. Iniializarea surselor de ntreruperi, cum ar fi temporizatoarele (Timers), ntreruperile externe sau UART;

2. Setarea biilor din registrul IE care corespund surselor de ntreruperi care doresc a fi activate

Rutina de tratare a ntreruperii (ISR) este acea rutin pe care microcontrolerul o apeleaz de fiecare dat cnd apare o ntrerupere; poate aprea sub forma unei metode n C;

29. Programarea ntreruperilor externe.

Microcontrolerul 80C51 are dou intrri pt ntreruperi externe, fiind localizate la pinii P3.2 i P3.3( INT0i INT1)

ntreruperile externe sunt activate fie pe front, fie pe nivel;

dc o ntrerupere este activat pe nivel,at. ntreruperea apare cnd un semnalloweste aplicat la intrarea ntreruperii externe

dc o ntrerupere este activat pe front, atunci ntreruperea apare cnd o tranziie high-to-low este aplicat la intrarea ntreruperii externe

Paii care trebuie realizai:

1. Iniializare a ntreruperilor externe care vor fi folosite; selectarea dac ntreruperea extern este activat pe front sau pe nivel se realizeaz prin setarea la 1 sau 0 a IT0 pt ntreruperea extern 0 sau IT1 pt ntreruperea extern 1;

2. Activarea unei anumite ntreruperi externe care va fi folosita prin setarea EX0 sau EX1 a registrului IE;

Activarea ntreruperilor globale prin setarea EA din registrul IE.

30. Sa se prezinte o metoda de generare a intarzierilor in domeniul microsecundelor,

milisecundelor, secundelor. Explicatii si exemplu.

Folosirea instruciunii NOP (No OPeration)

NOP dureaz 6 cicluri de clock ale microcontrolerului

SETB P1.7 ; seteaz pin 7 port 1 la 1 logic]

ACALL DELAY

NOP; menine 1 logic pe pinul 7, port 1

NOP

NOP

NOP

CLR P1.7 ; pune pin 7 port 1 la 0 logic

DELAY: MOV R0, #88