С++ тілінде микроконтроллерлерді бағдарламалау

Сипаттама: Пән С++ тіліндегі құрылымдық және модульдік бағдарламалау негіздерін, ATmega микроконтроллерлеріне арналған бағдарлама құрылымын, бағдарламалық өнімдерді әзірлеудің заманауи интеграцияланған орталарын және Arduino-үйлесімді тақталарға бағдарламаларды құруға және жүктеуге арналған Arduino IDE орталарын зерттеуге арналған.

Кредиттер саны: 5

Пререквизиты:

• Математика 1

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: ЖОО компоненті

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат

• микропроцессорлық контроллерлер негізінде автоматтандырылған басқару жүйелерінің электрондық құрылғыларынан С++ тілінде бағдарламалау саласында теориялық білім мен тәжрибелік дағдыларды қалыптастыру.

Міндет

• - бағдарламалау тілдерін, бағдарламалық қамтамасыз етуді жобалау технологияларын зерттеу;
• - С++ тілінде құрылымдық және модульдік бағдарламалау негіздерін меңгеру;
• - бағдарламалық өнімдерді әзірлеудің заманауи интеграцияланған орталарын игеру;
• - ATmega микроконтроллерлерінің бағдарламалық қамтамасыз етуін әзірлеу дағдыларын игеру;
• - микроконтроллерлік тақталар негізінде орындалған автоматтандыру жүйелерінің электрондық құрылғыларын бағдарламалық басқару дағдыларын қалыптастыру.

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• микропроцессорлық контроллерлер негізінде бағдарламалық қамтамасыз етуді электрондық құрылғылар мен аспаптарды автоматтандыру жүйелерін жасау кезінде әзірлеу мен имитациялаудың аспаптық және отладтау құралдарын таңдау;

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• басқару жүйелерінің микропроцессорлық контроллерлерінің бағдарламалық қамтамасыз етуін әзірлеу кезінде С языке тілінде құрылымдық және модульдік бағдарламалау технологияларын қолдану;

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• әртүрлі өндіріс объектілерін автоматтандырылған басқару жүйелерінің бағдарламалық кешендерін әзірлеу және енгізу процесін ұйымдастыру;

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• мамандарға да, маман еместерге де автоматтандыру жүйелерінде микропроцессорлық кешендерді әзірлеу және пайдалану жөніндегі жұмыстарды ұйымдастыру саласында ұсынылатын жобалық шешім;

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• автоматтандырылған басқару жүйелерінің бағдарламалық жасақтамасын әзірлеу және пайдалану үшін С++ бағдарламалау тілін меңгеру.

Оқыту әдістері

интерактивті дәріс (оқытудың келесі белсенді түрлерін қолдану: жетекті (басқарылатын) пікірталас немесе әңгіме; модерация; слайдтарды немесе оқу фильмдерін көрсету; мотивациялық сөйлеу);

ақпараттық-коммуникациялық (қолданбалы бағдарламалардың кәсіби пакеттерін пайдалана отырып, компьютерлік сыныптағы сабақтар);

іздеу-зерттеу (оқу процесінде студенттердің өзіндік зерттеу іс-әрекеті).

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Микроконтроллерлер мен ендірілген жүйелерге кіріспе
• Ендірілген бағдарламалауға арналған С++ тілі
• Atmega328Р архитектурасы
• Arduino IDE және скетчтің құрылымы
• Сандық енгізу-шығару негіздері
• Аналогтық сигналдармен жұмыс
• Таймерлер мен үзілімдер
• UART-пен жұмыс
• I2C-мен жұмыс
• SPI-мен жұмыс
• Сыртқы датчиктермен жұмыс
• Дисплейлермен және LCD-мен жұмыс
• Байланыс протоколдары мен интерфейстері
• Басқару жүйелерін жобалау
• С++ тіліндегі ендірілген бағдарламалық жасақтаманың архитектурасы

Негізгі әдебиет

• 1. Банфорд, с. "Arduino үшін бағдарламалау. Негіздері мен мысалдары", ДМК Пресс, 2020
• 2. Бланк, М. "Жаңадан бастаушыларға арналған Arduino", Питер, 2021
• 3. Arduino сайты: https://www.arduino.cc
• 4. Datasheet ATmega328P: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf

Қосымша әдебиеттер

• Алексей Васильев, " Arduino. Құрылғыларды әзірлеу бойынша практикум", БХВ-Петербург, 2020
• 2. John Morton, "AVR: An Introduction to C and Assembly Language Programming", Springer, 2013
• 3. Jack Purdum, "Beginning C for Arduino", Apress, 2015
• 4. Timur Shemsedinov, " Modern C++ for Embedded Systems Programmers", O’Reilly, 2022