Obiettivi Formativi

Il Corso di Sistemi Elettronici si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie allo sviluppo di sistemi elettronici basati sull'impiego di microcontrollori. Durante il corso vengono quindi maturate le competenze per la valutazione delle specifiche delle periferiche integrate nei microcontrollori e lo sviluppo del relativo firmware di gestione. Vengono inoltre sviluppate competenze sullimpiego dei microcontrollori per linterfacciamento di sensori per la realizzazione di sistemi di misura.

Learning Goals

The course deals with microcontrollers as components in electronic design and embedded control. The final goal of the course, after acquiring the basic knowledge about microcontrollers structure and employment, is to focus student skills on the development of sensor based measurement systems.

Metodi didattici

Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso è articolato in lezioni di didattica frontale dedicate agli aspetti fondamentali dei microcontrollori, della loro programmazione e delle relative periferiche integrate. Vengono inoltre effettuate esercitazioni di programmazione per la realizzazione di firmware ad hoc in vari ambiti applicativi.

Teaching Methods

In line with the educational objectives, the course is divided into lectures on frontal teaching dedicated to the fundamental aspects of microcontrollers, their programming and related integrated peripherals. Programming exercises are also carried out for the implementation of ad hoc firmware in various application areas.

Prerequisiti

Conoscenze di base dei corsi di Fondamenti di Informatica e Calcolatori Elettronici.

Prerequisites

Basic knowledge of Fundamentals of Informatics and of Computer System Organization.

Verifiche dell'apprendimento

Due prove in itinere con esercizi riguardanti la realizzazione di firmware dedicato per vari ambiti applicativi da effettuarsi rispettivamente a metà e a fine semestre. Chi supera le prove è esonerato dagli esercizi di programmazione allesame finale. L'esame finale consiste in esercizi di programmazione e nella discussione orale su vari argomenti trattati durante il corso.

Assessment

Two tests in itinere with exercises regarding the creation of dedicated firmware for various areas applications to be carried out respectively in the middle and at the end of the semester. Whoever passes the tests is exempted from the final exam planning exercises. The final exam consists of exercises of programming and oral discussion on various topics covered during the course.

Programma del Corso

Introduzione al corso: microprocessori e microcontrollori; Architettura dei microcontrollori ATMEL AVR (Memoria, ALU, spazio di I/O, metodi di indirizzamento, stack, controllo del flusso di esecuzione, meccanismo di interrupt). Linguaggio macchina e linguaggio assembler: assembler ATMEL AVR Periferiche integrate: interfacce di I/O, timer per uso generale e per PWM, contatori, comparatore analogico, periferiche e protocolli di comunicazioni (SPI e SCI), memoria EEprom, convertitori AD, watchdog. Interrupt: Reset, timer0, timer1, int0, int1 Esempi ed applicazioni: temporizzatore, contatore, frequenzimetro digitale, capacimetro. Esempi di microcontrollori su board general purpose: ARDUINO UNO (ATMEGA328). Esempi di misura e interfacciamento con Arduino UNO (sensori di umidità e di temperatura). Strumenti di sviluppo: Tool Atmel AVR Studio AVR STK 500 e AVR STK 600 per la programmazione di AT90S8535, ATMEGA8535, ATMEGA2560 ARDUINO UNO ed il microcontrollore ATMEGA328, panoramica su shield Arduino.

Course Syllabus

Introduction: microprocessors and microcontrollers; architecture of ATMEL microcontrollers (Memory, ALU, I/O, Addressing methods, Stack, execution flow, interrupt). Machine code and assembly language: ATMEL AVR assembly. On board peripherals: I/O ports, timer general purpose and PWM, counter, analog comparator, communication peripherals and protocols (SPI and SCI), EEprom memory, A/D converter, watchdog. Interrupts: Reset, timer0, timer1, int0, int1 Examples and applications: timers, counters, digital frequency-meter, capacimeter Examples of general purpose microcontroller based board: ARDUINO UNO (ATMEGA 328). Examples of Sensors interfacing and measurement with Arduino UNO (Humidity and temperature) Development kits: Atmel AVR Studio tool AVR STK 500 and AVR STK 600 (programming ATMEGA 8535, AT90S8535, ATMEGA 2560) ARDUINO UNO (ATMEGA328) and ARDUINO Shields.