مدارهای واسط

Interface Circuits

شماره درس: ۴۰۴۳۳ تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: معماری کامپیوتر هم‌نیاز: –

اهداف درس

در این درس دانشجویان با انواع رابط‌های فیزیکی سامانه‌های کامپیوتری با دیگر سامانه‌ها یا محیط واقعی (آنالوگ یا پیرامونی) آشنا می‌شوند و پروتکل‌های حاکم بر ارتباط بین این واسطه‌ها، مزایا و معایب، کاربردها، و اصول طراحی آن‌ها را فرا می‌گیرند تا بتوانند: ۱) با تسلط نسبی به اصول طراحی هریک از رابط‌های مطرح شده، توان طراحی مداری یا درک جامع عملکرد هریک از رابط‌های معرفی شده را داشته باشند. ۲) با انتخاب درست نحوه اتصال بین دو یا چند سامانه کامپیوتری و یا سیستم کامپیوتری و محیط آنالوگ پیرامونی و بسته به نوع و محیط کاربرد، نسبت به طرح‌ریزی برای انتقال اطلاعات درون یک سامانه یا بین سامانه‌ها اقدام کنند. ۳) با تسلط نسبی به طیف وسیعی از رابط‌های کامپیوتری (در کنار تسلط به بخش‌های پردازشی و ذخیره‌سازی اطلاعات)، شناخت کامل‌تری نسبت به معماری یک سامانه، اجزا و نحوه هم بندی آن حاصل نمایند (به عنوان مثال، در مطالعه و بررسی یک سامانه‌ی کنترل صنعتی برای شناخت آن به منظور بازطراحی سامانه)

ریز مواد

  • مفاهیم اصلی تبادل اطلاعات
    • مفهوم و ویژگی‌های سیگنال در خطوط انتقال در سامانه‌های کامپیوتری
    • مفهوم پهنای باند، نرخ انتقال، فشرده‌سازی اطلاعات، کدگذاری و محدودیت‌های فناوری
    • اصول ارتباط واسط‌های سریال و موازی
    • مدارهای واسط سنکرون و آسنکرون
    • شیوه‌های سرویس‌دهی و آدرس‌دهی در مدارهای واسط
  • گذرگاه‌های انتقال درون سامانه‌‍‌ای
    • گذرگاه‌های پردازنده و ادوات ذخیره‌سازی Hard و On-board Memory
    • گذرگاه‌های ادوات جانبی
    • مدارهای واسط در سامانه‌های نهفته و صنعتی
  • گذرگاه‌های انتقال بین سامانه‌های کامپیوتری
    • رابط USB (انتقال اطلاعات)
    • رابط HDMI (رابط کاربری)
  • مروری بر واسط‌های بی سیم
    • Bluetooth
    • Wireless USB
    • Zigbee
  • بررسی واسط‌های نرم‌افزاری با سخت‌افزار (Device driver) و شیوه‌ی به کارگیری سیستم‌های عامل نهفته و بی درنگ
  • بررسی اجمالی شیوه‌ی ارتباط با دنیای آنالوگ و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ و حسگرها (Sensors) و محرک‌ها (Actuators) و مشکلات الکترومغناطیسی و همشنوایی و تداخل، ارتباط زمین و ملاحظات طراحی واسط‌های آنالوگ-دیجیتال
  • بررسی نمونه‌ی کاربردی مدارهای واسطه بر مبنای برد میکروکنترلر Raspberry Pi یا مشابه

ارزیابی

  • تمرین‌های نظری: ۳ نمره
  • آزمون‌‌های میان‌ترم و پایانی: ۱۵ نمره
  • آزمونک‌ها: ۲ نمره

مراجع

  1. Jonathan W. Valvano. Embedded Microcomputer Systems: Real Time Interfacing. 3rd Edition, Cengage Learning, 2011.
  2. Gourab Sen Gupta and Subhas Chandra Mukhopadhyay. Embedded Microcontroller Interfacing, Designing Integrated Projects. Springer 2010.
  3. Stuart R. Ball. Analog Interfacing to Embedded Microprocessor Systems. Elsevier, 2004.