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Mikroprozessortechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Mikroprozessortechnik
Modulbezeichnung (engl.): Microprocessor Technology
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020
Code: MST2.MIC
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P231-0061
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2V+2P (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 5
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Erforderliche Studienleistungen (gemäß ASPO):
Praktikum (Prüfungsvorleistung)
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 10.11.2020]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MST2.MIC (P231-0061) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2019 , 5. Semester, Pflichtfach
MST2.MIC (P231-0061) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020 , 5. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MST2.DIG Digitaltechnik


[letzte Änderung 17.03.2022]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
MST.SPS SPS, Grundlagen
MST2.MCS Mikrokontroller-Systeme
MST2.SMS Steuerung Mechatronischer Systeme


[letzte Änderung 05.01.2022]
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer

[letzte Änderung 01.10.2020]
Lernziele:
Die Studierenden verstehen nach erfolgreichem Abschluss des Moduls den Aufbau und die Arbeitsweise eines Mikrocontrollers und seiner Peripherie-Komponenten. Sie sind in der Lage, einfache, hardware-nahe Programme in Assembler und der Hochsprache C zu erstellen und debuggen. Sie können die Hard- und Software ausführlich in ihrem Zusammenwirken anhand von Beispielen erklären.
Im Praktikum werden die Kenntnisse angewendet und weiter vertieft.


[letzte Änderung 17.03.2022]
Inhalt:
1.     Einführung
1.1      RISC-Architekturen
1.2      ARM-Architekturen
2.     Die Prozessorfamilie ARM Cortex-M0+
2.1      Der typischer Aufbau eines Mikrocontrollers
2.2      Eigenschaften des Cortex-M0+
2.3      Aufbau eines Cortex-M0+ Prozessors
2.4      ARM AMBA Bus-Systeme
2.5      Pipelining beim Cortex-M0+
2.6      Thumb Instruction Set Architecture
2.7      Beispiel: µController STM32L011K4
3.     Einige Mikrocontroller-Grundlagen
3.1      Versorgungsspannung und Logikpegel
3.2      Systemtakt und Peripherie-Takt
3.3      Reset und Power-On-Reset
3.4      Der Bootvorgang
4.     Die ARMv6-M – Architecture
4.1      Betriebsarten und Betriebszustände
4.2      Register, Spezialregister und Statusregister
4.3      Speichersystem, Programmspeicher und Datenspeicher
4.4      Stackspeicher, Stackpointer und Stackoperationen
4.5      Exceptions und Interrupts
5.     Die Befehlssatzarchitektur
5.1      Adressierungsarten
5.2      Befehlsarten
5.3      Befehlsübersicht
6.     Die Assembler-Programmierung
6.1      Aufbau von Assembler-Programmen
6.2      Pseudo- und Steueranweisungen
6.3      Anwendung von Unterprogrammen
6.4      Anwendung von Tabellen
6.5      Beispiele
7.     Einige Peripherie-Komponenten des µControllers ST32L011K4
7.1      Memory Mapped IO
7.2      RCC – Reset und Clock Control
7.3      GPIO – Universal-Ein-/Ausgabe
7.4      NVIC – Nested-Vectored-Interrupt-Controller
7.5      EXTI – Extended-Interrupt- und Event-Controller
7.6      GPT – General Purpose Timer
7.7      ADC – Analog-Digital-Converter
7.8      USART / I2C – serielle Datenübertragung
8.     Das Cortex-M0-Experimentierboard
9.     Der C-Compiler für ARM Cortex-M0+-Prozessoren


[letzte Änderung 17.03.2022]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung, Übung, Praktikum / Power-Point-Folien, Tafel

[letzte Änderung 17.03.2022]
Literatur:
Yiu, J.: Definitive Guide to the ARM Cortex-M0 and Cortex-M0+ Processors, Newnes
STMicroelectronics, Handbücher und Datenblätter:
- STM32L011x3 STM32L011x4 - Datenblatt zum Prozessor STM32L011K4
- UM1956 User manual, STM32 Nucleo-32 boards (MB1180)
- PM0223 Programming manual, Cortex®-M0+ programming manual for STM32L0
- RM0377 Reference manual, Ultra-low-power STM32L0x1 Arm-based 32-bit MCUs
ARM: ARMv6-M Architecture Reference Manual


[letzte Änderung 17.03.2022]
[Fri Feb  3 21:41:26 CET 2023, CKEY=m3MST2.MIC, BKEY=mst4, CID=MST2.MIC, LANGUAGE=de, DATE=03.02.2023]