DMOE (Examen)

Ø  Proprietăţile fizice a materialelor semiconductoare

 Diodele semiconductoare sunt dispozitive electronice cu două terminale, care au în structura lor o joncţiune pn, o regiune de tip p şi una de tip n, realizate în aceeaşi reţea cristalină continuă, şi două contacte ohmice (terminale). Valoarea conductivităţii electrice depinde de sensul tensiunii aplicate: pentru sensul direct, care micşorează bariera energetică de echilibru, conductivitatea are o valoare ridicată, iar pentru sensul invers, care măreşte bariera energetică, conductivitatea devine redusă. Există multe tipuri de diode: redresoare, stabilizatoare, de detecţie, de comutaţie, varicap, tunel, GUNN ş.a.

             La contactul dintre două solide cu nivele Fermi diferite, se formează o barieră energetică Wb datorită difuziei purtătorilor de sarcină dintr-un mediu în altul. Se operează cu potenţialul de difuzie definit ca Vb=Wb/q. (La metale, acest potenţial se numeşte potenţial de contact şi este localizat pe un spaţiu foarte îngust la suprafaţa de contact).

 Se consideră un material semiconductor în care se realizează o regiune de tip n şi una de tip p. La suprafaţa de separaţie a celor două regiuni se formează o joncţiune pn caracterizată prin: lărgime, sarcină spaţială, câmp electric, potenţial de difuzie şi capacitate electrică. Joncţiunea pn este elementul de bază în majoritatea dispozitivelor electronice.

Retele de Calculatoare (examen)

1.     Dispozitive de reţea. Repetor, Bridge, Hub, FastHub, Switch, Router.

Repetor  - Un repetor celular, sau amplificator de semnal wireless celular, este un tip de amplificator bi-directional (BDA); este un dispozitiv folosit pentru stimularea recepției telefonului mobil pentru zona locală de utilizare a unei antene de recepție, un amplificator de semnal si o antena interna de emisie a semnalului receptionat. Acestea sunt similare cu releele furnizorilor de servicii de comunicatii mobile dar sunt mult mai mici, de obicei, destinate utilizării într-o singură clădire.

Bridge  - Puntea sau bridge-ul este dispozitivul de interconectare ce poate lua decizii logice, este echipamentul de reţea care lucrează pe subnivelul MAC al modelului OSI şi mai este denumit releu de nivel 2(Layer 2 Relay). Punţile sunt folosite şi la interconectarea a grupuri de calculatoare ce diferă prin protocolul folosit. Mecanisme ce fac din punte un dispozitiv de interconectare "inteligent" sunt:

 - încapsularea datelor la nivel legătură de date;

-  folosirea unei scheme de adresare pentru livrarea datelor.

Routerul sau echipamentul de dirijare a pachetelor este un echipament de comunicatie de nivel retea (layer 3 device). Acesta utilizează algoritmi specifici de deducere a căii optime de transfer a datelor într-o reţea de arie largă, având căi redundante.

Orice LAN poate comunica într-un WAN dacă este conectată la aceasta printr-un router, denumit şi poartă de reţea (gateway). Routerul maximizeaza ratele de transfer şi de filtrare a pachetelor.

Un router folosit pentru conectarea unui LAN în WAN, la nivelul căruia se aplică o anumită politică de securitate, se numeşte şi echipament de tip ”zid de protectie”(firewall).

Switch Un switch de reţea este un dispozitiv care realizează conexiunea diferitelor segmente de reţea pe baza adreselor MAC. Adresa MAC(Media Access Control) este un număr întreg pe 6 octeţi (48 biţi) pe reţelele Token-ring sau Ethernet folosit la identificarea unui calculator într-o reţea locală.

Modemul este un dispozitiv de comunicaţie care permite unui calculator să transmită informaţii pe linii telefonice standard. Rolul modemului este de a converti semnalele digitale în semnale analogice şi invers. Modemurile emiţătoare combină (modulează) semnalele digitale ale unui calculator cu purtătoarea (un semnal de frecvenţă constantă) pe o linie telefonică.

Hub (Cutia centrală a reţelei) sau concentrator

Hub-urile permit computerelor dintr-o reţea să comunice. Fiecare computer se conectează la hub printr-un cablu Ethernet, iar informațiile trimise de la un computer la altul trec prin hub. Un hub nu poate să identifice destinația sursă , de aceea trimite informațiile tuturor computerelor conectate la acesta, inclusiv celui care le-a trimis. Hub-ul trimite şi primește informații, dar nu poate efectua ambele activități simultan.

Întreruperi, Timere

1. Întreruperi

O întrerupere hardware reprezintă un semnal sincron sau asincron de la un periferic ce semnalizează apariția unui eveniment care trebuie tratat de către procesor. Tratarea întreruperii are ca efect suspendarea firului normal de execuție al unui program și lansarea în execuție a unei rutine de tratare a întreruperii (RTI).

Întreruperile hardware au fost introduse pentru a se elimina buclele pe care un procesor ar trebui să le facă în așteptarea unui eveniment de la un periferic. Folosind un sistem de întreruperi, perifericele pot comunica cu procesorul, acesta din urma fiind liber să-și ruleze programul normal în restul timpului și să își întrerupă execuția doar atunci când este necesar.

Înainte de a lansa în execuție o RTI, procesorul trebuie sa aibă la dispoziție un mecanism prin care să salveze starea în care se afla în momentul apariției întreruperii. Aceasta se face prin salvarea într-o memorie, de cele mai multe ori organizată sub forma unei stive, a registrului contor de program (Program Counter), a registrelor de stare precum și a tuturor variabilelor din program care sunt afectate de execuția RTI. La sfârșitul execuției RTI starea anterioară a registrelor este refăcută și programul principal este reluat din punctul de unde a fost întrerupt.

Măsurarea semnalelor analogice

Lumea înconjuratoare este alcătuită în esență din semnale analogice: lumina, sunetul, căldura. Pentru a putea fi măsurate într-un sistem de calcul digital, aceste semnale trebuiesc convertite în valori numerice discrete. Un convertor analog – digital (ADC) este un circuit electronic care convertește o tensiune analogică de la intrare într-o valoare digitală. Aceasta poate fi reprezentată în mai multe feluri în funcție de codificarea datelor: în binar, cod Gray sau cod complement al lui doi.

O caracteristică importantă a unui ADC o constituie rezoluția acestuia. Rezoluția indică numărul de valori discrete pe care convertorul poate să le furnizeze la ieșirea sa în intervalul de măsură. Deoarece rezultatele conversiei sunt de obicei stocate intern sub formă binară, rezoluția unui convertor analog-digital este exprimată în biți.

Interfata USART, LCD

1. Ce este un datasheet?

Orice componentă electronică, de la un senzor de temperatură la un microcontroller la un motor la… orice are un document în care este descrisă în detaliu. Acest document se numește datasheet. Pe parcursul laboratoarelor și al proiectului de PM aceste datasheet-uri vor fi cei mai buni prieteni ai voștri. În ele veți găsi toate detaliile necesare pentru înțelegerea funcționării și folosirea componentei respective.

2. Interfața serială

Interfața serială este cel mai facil mod de a comunica cu microcontrollerul vostru pentru citirea de date sau trimiterea de comenzi. Din perspectiva microcontrollerului, comunicația serială se bazeaza pe doar doua linii:

• linie pentru transmisie, notata Tx,
• linie pentru recepție, notata Rx.

Transmisia asincronă de date se face la nivel de cadre(frames), fiecare cadru fiind format din mai mulți biți, având formatul descris in figura 1.

Display 8x7 segmente

Să se proiecteze un sistem care ar perimite afişarea unui set de caractere definit din memoria RAM pe un display format din 8 afişoare a câte 7 segmente.

Afişorul 8x7seg 

Controlul segmentelor este comun pentru toate cele 8 cifre disponibile pe placă. Asta înseamnă că toate segmentele de pe aceeaşi poziţie din toate cele 8 cifre sunt legate la acelaşi pin (altfel spus, toate cifrele active la un anumit moment de timp vor afişa aceeaşi valoare). Activarea sau dezactivarea unei cifre se face tot pe logică negată, folosind pinii legați la dispozitivele CC8 - CC0. Prin urmare, modulul care controlează afişajul pe 7 segmente va avea, pe lângă ieşirea de 8 biți necesară controlului segmentelor, încă o ieşire de 8 biți care va controla starea fiecărei cifre (activată sau dezactivată).

Afişorul va fi activat la aplicarea 0 logic la catodul comun (CC).

Lumini Rulante, subrutina Delay

 Să se proiecteze un sistem bazat pe microcontroler care ar permite deplasarea luminilor rulante, materializat în baza unei subrutine de reținere. Inițializarea configurației  luminilor va fi realizată cu subrutinele.
Schema electrică propusă:

  

     Realizarea sarcinii

   Atmega16 are 4 porturi. Acestea ne permit conectarea a 8x4=32 de leduri fără scheme electrice suplimentare.

Moduul periferic Intrerupere externa. EXT INT

Modulul periferic Intrerupere Externa - EXT INT permite detectarea schimbarilor de la unul din pinii externi al microcontrollerului cu o eventuala generare a unei situatii de intrerupere, care ar putea fi tratata de catre o subrutina de prelucrare a intreruperii EXT_INT_ISR. Totodata este unul din cele mai simple si esentiale module periferic care pot genera intreruperi.
    Întreruperile externe sunt atasate de pinii INT0, INT1, si INT2 ale microconrollerului. Pinii destinati intreruperilor pot fi configuraţi si ca ca ieşiri. Această caracteristică oferă posibilitatea crearii situatiilor de intreruperi chiar din cadrul programului prin modificarea valorilor pinilor respectivi din programul din MCU.
    In figura de mai jos se da un exemplu ce demonstreaza cum ar putea fi interpretata detectarea unei intreruperi externe generate de apasarea unui buton atasat la pinul de intrerupere si prelucrat de subrutina de prelucrare a situatiei de intreruperi:

Putem vedea ca pentru ca sa fie apelata subrutina de prelucrare a intreruperii este necesara satisfactia urmatoarelor conditii:

Programarea microcontrollerelor

Ce este un microcontroller?

Un microcontroller este un tip de circuit care integrează un microprocesor şi alte dispozitive periferice într-un singur chip punandu-se accent pe un cost redus de producţie şi consum redus de energie electrică. Principala diferenţă dintre un microcontroller (µC) şi un microprocesor (µP) o constituie faptul că un µC integrează memoria de program, memoria de date şi alte interfeţe de intrare-ieşire sau periferice.

Din cauza integrării unui număr mare de periferice şi a costului redus de producţie, un µC operează la frecvenţe reduse, în general la zeci sau sute de MHz. Cu toate acestea, microcontrollerele se pretează la o gamă variată de aplicaţii fiind folosite atât în mediul industrial cât şi în produse de larg consum, de la sisteme din industria aerospaţială până la telefoane mobile, cuptoare cu microunde şi jucării. Spre deosebire de µP microcontroller-ul execută un program încărcat pe acesta şi dedicat unei singure funcţionalităţi.

Majoritatea µC nu au un bus extern de adrese sau date deoarece toate memoriile de date sunt interne, ducând la integrarea acestora în capsule cu un număr mic de pini şi reduse ca dimensiuni, ceea ce reduce costurile de producţie.