Strona 1 z 13

Systemy wbudowane – pytania i odpowiedzi (SPRAWDZONE!)

1. Pytanie Opisując elementy układów regulacji automatycznej podaje się ich charakterystyki (zaznacz wszystkie

poprawne odpowiedzi):

a) skokowe,

b) napięciowe,

c) impulsowe,

d) brzegowe,

e) częstotliwościowe

2. Pytanie Transmitancja operatorowa obiektu inercyjnego I rzędu opisana jest zależnością:

a)

b)

c)

d)

3. Pytanie Który z rysunków przedstawia sygnał nazywany skokiem jednostkowym

a)

b)

c)

d)

Strona 2 z 13

4. Pytanie Transformata Laplace’a funkcji skoku jednostkowego opisana jest zależnością:

a)

b)

c)

d)

5. Pytanie Logarytmiczna charakterystyka częstotliwościowa przedstawia:

a) zależnośd:

b) zależnośd:

c) zależnośd:

d) żadna z powyższych

6. Pytanie Zaznacz elementy, dostępne programiście w sterowniku PLC:

a) timer

b) przetwornik analogowo-cyfrowy

c) siłownik pneumatyczny

d) jednostka arytmetyczno-logiczna

e) rejestr

f) przetwornik cyfrowo-analogowy

g) przekaźnik

7. Pytanie Do programowania sterowników PLC wykorzystuje się języki:

a) asembler

b) LD

c) C++

d) FBD

e) Basic

f) JAVA

8. Pytanie Opisz w kilku zdaniach jak wygląda podstawowy cykl pracy sterownika PLC.

Podstawową zasadą pracy sterowników jest praca cykliczna, w której sterownik wykonuje kolejno

po sobie pojedyncze rozkazy programu w takiej kolejności, w jakiej są one zapisane w programie.

Na początku każdego cyklu program odczytuje "obraz" stanu wejśd sterownika i zapisuje ich stany.

Po wykonaniu wszystkich rozkazów i określeniu aktualnego dla danej sytuacji stanu wyjśd,

sterownik wpisuje stany wyjśd do pamięci będącej obrazem wyjśd procesu a system operacyjny

wysterowuje odpowiednie wyjścia sterujące elementami wykonawczymi. Tak więc wszystkie

połączenia sygnałowe spotykają się w układach (modułach) wejściowych sterownika, a program

śledzi ich obraz i reaguje zmianą stanów wyjśd w zależności od algorytmu.

Strona 3 z 13

9. Pytanie Jakie są wymagania stawiane systemowi czasu rzeczywistego o twardych wymaganiach czasowych?

Ograniczenia czasowe muszą byd zawsze spełnione.

10. Pytanie Co oznacza pojęcie mikrokontroler jednoukładowy?

System komputerowy implementowany w pojedynczym układzie scalonym.

11. Pytanie Mikrokontrolery oparte na architekturze ARM są

a) 8-bitowe

b) 16-bitowe

c) 32-bitowe

d) oparte o architekturę RISC

e) oparte o architekturę CISC

12. Pytanie Mikrokontrolery rodziny AVR8 są:

a) 8-bitowe

b) 16-bitowe

c) 32-bitowe

d) oparte o architekturę RISC

e) oparte o architekturę CISC

13. Pytanie Mikrokontrolery rodziny STM32 oparte są o rdzeo:

a) Cortex A

b) ARM 7 TDMI

c) Cortex M3

d) ARM 9

e) Cortex R

f) MIPS

14. Pytanie W obwodach taktowania rdzenia mikrokontrolera (i nie tylko) wykorzystuje się układy określane

skrótem PLL lub terminem pętla fazowa (pętla synchronizacji fazowej). Jaką funkcję te układy

realizują?

Jest to układ elektroniczny działający na zasadzie sprzężenia zwrotnego, służący do automatycznej

regulacji częstotliwości. PLL służą do powielania częstotliwości pracy rdzenia lub procesora.

15. Pytanie Układy czasowo-licznikowe w mikrokontrolerach jednoukładowych wykorzystywane są do:

a) ustalania częstotliwości pracy rdzenia mikrokontrolera

b) generowania przebiegu wyjściowego o zadanym wypełnieniu

c) odmierzania czasu

Strona 4 z 13

d) niezależnego od pracy pozostałych elementów mikrokontrolera zliczania zdarzeo

zewnętrznych

e) wytwarzania promieniowania jonizującego

16. Pytanie Do dobrych praktyk związanych z programowaniem mikrokontrolerów jednoukładowych zaliczamy:

a) korzystanie z bibliotek programistycznych dostarczanych przez producenta

b) załączanie do pracy wszystkich urządzeo peryferyjnych mikrokontrolera by użytkownik nie

musiał oczekiwad na ich gotowośd

c) załączanie do pracy tylko tych urządzeo peryferyjnych, które w danej aplikacji są

wykorzystywane

d) częstą kompilację projektu i przeprogramowywanie pamięci flash mikrokontrolera

17. Pytanie Rozszerzeniem architektury ARM jest:

a) SAMBA

b) JAZELLE

c) THUMB-3

d) AMBA

18. Pytanie Objaśnij w jakim celu stosuje się instrukcje THUMB w procesorach ARM?

Definiuje zestaw 16-bitowych instrukcji zoptymalizowanych pod kątem (kod programu musi byd

wyrównany do granicy 2 bajtów, wszystkie rejestry pracują w trybie 32 bitowym). Program zajmuje

mniej pamięci.

19. Pytanie Przerwaniem o najwyższym priorytecie jest:

a) żądanie obsługi przetwornika ADC

b) osiągnięcie zadanego stanu licznika w układzie czasowo-licznikowym

c) zerowanie mikrokontrolera

d) żądanie pochodzące z zewnętrznych wyprowadzeo mikrokontrolera

e) odebranie lub wysłanie znaku przez układ komunikacji szeregowej

20. Pytanie Na czym polega mechanizm wywłaszczania przerwao?

Możliwośd przerywania obsługi przerwania o niższym priorytecie przez przerwanie o wyższym

priorytecie.

21. Pytanie Które z wymienionych generacje procesorów ARM wykorzystują potok trójstopniowy:

a) ARM7

b) ARM9

c) Cortex M

d) ARM7TDMI

e) ARM 11

Strona 5 z 13

22. Pytanie Które z wymienionych systemów operacyjnych są systemami czasu rzeczywistego

a) Windows98

b) QNX

c) XP Embedeed

d) FreeRTOS

e) Linux

f) OpenBSD

g) LINUX/RT

23. Pytanie Które z wymienionych generacji procesorów oparte są o architekturę Harvard?

a) ARM7

b) ARM9

c) Cortex M

d) ARM7TDMI

e) ARM 11

24. Pytanie Transmitancja operatorowa obiektu różniczkującego rzeczywistego opisana jest zależnością:

e)

f)

g)

h)

25. Pytanie Transmitancja operatorowa obiektu całkującego idealnego opisana jest zależnością:

a)

b)

c)

d)

26. Pytanie Transmitancja operatorowa obiektu całkującego rzeczywistego (z inercją) opisana jest zależnością:

a)

b)

c)

d)

Strona 6 z 13

27. Pytanie Który z rysunków przedstawia sygnał nazywany impulsem Diraca?

e)

f)

g)

h)

28. Pytanie Objaśnij w kilku zdaniach zasadę potokowego przetwarzania instrukcji w mikrokontrolerach AVR.

W pierwszym takcie zegara pobierana jest pierwsza instrukcja. W drugim następuje wykonanie

pierwszej instrukcji i pobranie drugiej. W następnym takcie wykonywana jest druga instrukcja i

pobierana jest trzecia. W czwartym wykonywana jest instrukcja trzecia, a czwarta jest pobierana,

itd.

29. Pytanie Objaśnij w kilku zdaniach zasadę potokowego przetwarzania instrukcji w mikrokontrolerach ARM.

Przyspiesza działania mikroprocesora RISC przez równoległe wykonywanie kilku rzeczy na raz. W

najprostszym przypadku: pobieranie trzeciego rozkazu, dekodowanie drugiego rozkazu,

wykonywanie pierwszego rozkazu – wykonywane jest jednocześnie.

30. Pytanie Wymieo, oraz krótko scharakteryzuj znane z mikrokontrolerów mechanizmy ochrony pamięci.

Za zarządzanie pamięcią zależnie od rdzenia odpowiedzialny jest moduł MPU (Memory Protection

Unit, prostszy – zabezpieczenia i zarządzanie cache) oraz MMU (Memory Management Unit,

bardziej złożony o pełnej funkcjonalności). MMU (na przykładzie ARM926EJ-S) umożliwia

bezpieczne i elastyczne uruchamianie programów użytkownika przez zablokowanie dostępu do

wybranych obszarów pamięci dla wybranych poziomów uprzywilejowania, translację adresów,

zarządzanie pamięciami cache i buforem zapisu; kontrola przez koprocesor CP15

Strona 7 z 13

31. Pytanie Wymieo 4 układy peryferyjne występujące w mikrokontrolerze ATmega 32.

2 liczniki/timery 8-bitowe

Licznik/timer 16-bitowy

Zegar czasu rzeczywistego pozwalający na programową implementację RTC

4 kanały PWM

8-kanałowy, 10-bitowy przetwornik ADC

Synchroniczny interfejs dwuprzewodowy (TWI) zgodny z I2C

Programowalny port szeregowy USART

Interfejs SPI

Programowalny Watchdog

Komparator analogowy

32. Pytanie Co sprzedaje/produkuje firma ARM Ltd.? Czy produkuje procesory? Jeśli tak podaj przykłady.

Firma ARM sprzedaje licencje na używanie rdzeni ARM przez inne firmy w układach

scalonych.

Sprzedaż IP Corów (od Intellectual Property), licencji na produkcję rdzenia.

Producenci mikrokontrolerów (np. STM, Freescale, NXP) stosują w nich rdzeo ARM i

zaprojektowane przez siebie dodatkowe układy.

Firma ARM Ltd. NIE PRODUKUJE żadnych procesorów.

33. Pytanie Dany jest schemat w języku drabinkowym (S1, S2, S3 – wejścia, K1 – wyjście):

| S1 S3 K1

|----||----------||-----()----|

| S2 |

|----|/|----

Funkcję realizowaną przez ten schemat można zapisad jako:

a) K1=(S1+S2)*S3

b) S1=K1+S2+S3

c) K1=(S1+ ~S2)*S3

d) K1=S1*S3+S2

34. Pytanie Dany jest schemat w języku drabinkowym (S1, S2, S3 – wejścia, K1 – wyjście):

| S1 S3 K1

|----||----------||-----()----|

| S2 |

|----||----

Funkcję realizowaną przez ten schemat można zapisad jako:

a) K1=(S1+S2)*S3

b) S1=K1+S2+S3

c) K1=(S1+ ~S2)*S3

d) K1=S1*S3+S2

Strona 8 z 13

35. Pytanie Dany jest schemat w języku drabinkowym (S1, S2, S3 – wejścia, K1 – wyjście):

| S1 S3 K1

|----||------||---------()----|

| S2 |

|----||----------

Funkcję realizowaną przez ten schemat można zapisad jako:

a) K1=(S1+S2)*S3

b) S1=K1+S2+S3

c) K1=(S1+ ~S2)*S3

d) K1=S1*S3+S2

36. Pytanie W jaki sposób obsługiwane są porty we/wy w mikrokontrolerach ATmega32?

Z każdym portem skojarzone są trzy rejestry: PORTx (x – zastępujemy odpowiednią literą), PINx,

DDRx. Do rejestru PORTx wpisywany jest wzór stanów wymuszanych na wyprowadzeniach

mikrokontrolera, w przypadku skonfigurowania ich jako wyjścia. Bity rejestru DDRx definiują

kierunek pracy koocówki portu jako wejście lub wyjście. Wpisanie „1” na odpowiednim bicie

powoduje, że koocówka staje się wyjściem. W rejestrze PINx przechowywany jest wzór

rzeczywistych stanów logicznych wyprowadzeo portu. Jest to rejestr wyłącznie do odczytu.

37. Pytanie Transformata Laplace’a funkcji opisana jest zależnością:

e)

f)

g)

h)

38. Pytanie Transformata Laplace’a funkcji delta Diraca opisana jest zależnością:

a)

b)

c)

d)

39. Pytanie Czym różni się licznik od timera w sterowniku PLC?

Liczniki - funkcje umożliwiające zliczanie impulsów w sterownikach PLC. Mogą to byd impulsy

pochodzące z obiektu podłączone do wejśd sterownika , ale również generowane wewnętrznie w

programie.

Timery - funkcje realizujące zależności czasowe w sterowniku. Timery służą do odmierzania czasu.

Strona 9 z 13

40. Pytanie Jaki jest format jednostki danych (określanej również jako znak lub SDU-serial data unit) przesyłanej

poprzez interfejs szeregowy zgodny ze standardem RS232?

START: znacznik początku

Bity danych:

Rozmiar pola: 5, 6, 7, 8 bitów

Jako pierwszy jest przesyłany bit najmłodszy

PARITY: bit kontroli poprawności znaku

STOP: znacznik kooca (1 lub 2 bity)

41. Pytanie Jakie są rodzaje transmisji realizowanych w standardzie RS232?

Transmisja synchroniczna i asynchroniczna. Tryby transmisji to: transmisja simpleksowa,

półdupleksowa i dupleksowa.

42. Pytanie Jaki jest format jednostki danych przesyłanych przez port USART (zgodny z RS232) jeśli został on

skonfigurowany do pracy z prędkością 19200 bps i można przesład maksymalnie 1745 takich

jednostek w ciągi 1 sekundy?

Odpowiedź:

- obliczamy ile bitów może mied ramka: 19200/1745≈11,002 –> ramka 11 bitów

- zgodnie z informacjami na slajdzie 70 i 75 wykład 2 musimy mied w ramce 1bit startu i co najmniej

1 bit stopu. Zostaje do wykorzystania 9 bitów które możemy dośd swobodnie wybrad tak aby

spełnid warunki standardu (max 2 bity stopu, max 1 bit parzystości, ilośd bitów danych)

Przykładowe poprawne odpowiedzi:

-1bit startu, 8bitów danych, bit parzystośdi,1bit stopu

-1bit startu, 8bitów danych, 2bit stopu

1bit startu, 7 bitów danych, bit parzystośdi,2bit stopu

UWAGA! Dane liczbowe zadania będą zmienione

43. Co to są układy liniowe i układy nieliniowe? Układy liniowe – zawierają wyłącznie elementy liniowe – takie których charakterystyki statyczne są

liniami prostymi, a charakterystyki dynamiczne opisują liniowe równania różniczkowe zwyczajne,

całkowe lub algebraiczne. Spełniają zasadę superpozycji.

Układy nieliniowe – zawierają co najmniej jeden element nieliniowy.

44. Co to jest transformacja Laplace’a? Przekształca funkcje określone w dziedzinie zmiennej rzeczywistej (np. czasu) na funkcje określone w

dziedzinie zmiennej zespolonej s, określona wzorem:

Strona 10 z 13

45. Co to jest transmitancja operatorowa? Transmitancja operatorowa – stosunek transformaty Laplace’a odpowiedzi do transformaty Laplace’a

wymuszenia przy zerowych warunkach początkowych.

46. Co to jest charakterystyka czasowa? Charakterystyka czasowa – przebieg czasowy wielkości wyjściowej wywołany danym wymuszeniem.

47. Co to jest charakterystyka (odpowiedź) impulsowa? Charakterystyka (odpowiedź impulsowa g(t) układu to odpowiedź tego układu na wymuszenie w

postaci impulsu Diraca δ(t) przy zerowych warunkach początkowych.

48. Co to jest charakterystyka skokowa? Charakterystyka skokowa h(t) układu to odpowiedź tego układu na wymuszenie w postaci skoku

jednostkowego 1(t) przy zerowych warunkach początkowych.

49. Co to jest transmitancja widmowa? Transmitancja widmowa układu to stosunek wartości zespolonej składowej wymuszonej odpowiedzi

Y tego układu wywołanej wymuszeniem sinusoidalnym do wartości zespolonej tego wymuszenia.

50. Jakie są typy regulatorów? dwupołożeniowe ON-OFF

proporcjonalne

całkujące

proporcjonalno – całkujące

różniczkujące

proporcjonalno – całkująco – różniczkujące (PID)

cyfrowe

51. Wymień cechy charakterystyczne mikrokontrolerów. integracja w pojedynczym układzie wszystkich podzespołów niezbędnych do realizacji

wybranego algorytmu sterowania

niewielkie rozmiary

dobry stosunek mocy obliczeniowej do energii pobieranej ze źródła zasilania

tryby obniżonego poboru mocy (uśpienia)

sprzętowe zabezpieczenie przed „zawieszaniem się” systemu

52. Podstawowe cechy mikrokontrolera ATmega32 (wymień cztery z

nich). architektura AVR 8-bit RISC

32 kB pamięci programu (FLASH)

2 kB pamięci danych (SRAM)

1 kB pamięci EEPROM

możliwośd programowania w systemie docelowym

zabezpieczenie przed odczytem programu

interfejs JTAG ułatwiający uruchamianie programu (z możliwością programowania pamięci

FLASH)

Strona 11 z 13

układ restartu po spadku napięcia zasilania

6 trybów obniżonego poboru mocy

53. Źródła przerwań. sygnał RESET

sygnały na zewnętrznych wyprowadzeniach mikrokontrolera

układy czasowo-licznikowe

porty komunikacyjne

przetwornik analogowo-cyfrowy

układ zarządzania programowaniem pamięci EEPROM i FLASH

54. USART w ATmega32. Praca w trybie full-duplex

Maksymalna przepustowośd do 250kbps

Tryb asynchroniczny i synchroniczny

Obsługa ramek 5-9 bitów danych, 1,2 bity stopu

Sprzętowy generator bitów kontroli parzystości

Wykrywanie błędów nieodebrania znaku oraz niepoprawnej ramki

Dedykowany tryb komunikacji wieloprocesorowej (kilka kontrolerów komunikujących się

między sobą)

55. Cechy rdzeni procesorów ARM (wymień pięć z nich). Przeznaczony do dalszej rozbudowy – procesory, SoC

32-bitowy procesor zgodny z architekturą RISC

Wbudowana jednostka zarządzania pamięcią MMU

Zoptymalizowany pod względem niskiego poboru mocy

Różne tryby pracy

Praca w trybie Big lub Little Endian

Szybka obsługa przerwao, aplikacje czasu rzeczywistego

Pamięd wirtualna

Lista wydajnych instrukcji

Sprzętowe wsparcie dla języków wyższego poziomu

56. Co to jest Jazelle v1? Jazelle v1 – tryb pozwalający na bezpośrednie wykonywanie instrukcji zgodnych ze specyfikacją

języka Java.

57. Język drabinkowy LD podstawowe symbole (uzupełnij symbolem). Symbol Opis elementu (instrukcji)

Styk normalnie otwarty

Styk normalnie zwarty

Strona 12 z 13

Styk chwilowej aktywacji zboczem narastającym

Styk chwilowej aktywacji zboczem opadającym

Cewka normalna, stan OFF przy braku zasilania

Cewka z pamięcią przez okres jednego cyklu skanowania programu drabinkowego

58. Co to jest system czasu rzeczywistego? System czasu rzeczywistego jest to system komputerowy, w którym obliczenia są wykonywane

współbieżnie z procesem zewnętrznym (otoczenie) w celu sterowania, nadzorowania lub

terminowego reagowania na zdarzenia występujące w tym procesie (otoczeniu).

59. Podział systemów RT Systemy o twardych wymaganiach czasowych (ang. Hard Real-Time Systems) Systemy, gdzie

ograniczenia czasowe muszą byd zawsze spełnione.

Systemy o miękkich wymaganiach czasowych (ang. Soft Real-Time Systems) Systemy, gdzie

ograniczenia czasowe są istotne, ale uznaje się, że działają poprawnie, jeśli od czasu do czasu

nastąpi przekroczenie ograniczeo.

Systemy o solidnych wymaganiach czasowych (ang. Firm Real-Time Systems) Systemy o

miękkich wymaganiach czasowych, w których spóźniona odpowiedź jest traktowana jako

błędna.

60. Przykłady zastosowań systemów czasu rzeczywistego. Sterowanie złożonymi procesami produkcyjnymi

Zarządzanie ruchem kolejowym

Aplikacje stosowane w pojazdach samochodowych

Autopiloty i inne podsystemy wspomagające pracę samolotu

Monitorowanie i akwizycja danych

Telekomunikacja

Automatyka przemysłowa i robotyka

Wirtualna rzeczywistośd

61. System FreeRTOS – charakterystyka. System operacyjny czasu rzeczywistego

Otwarty kod źródłowy

Prekompilowany

Wymaga mało zasobów

Dostępnych jest wiele tzw. portów i przykładów dla różnych architektur

62. Zadania – charakterystyka. Zadanie typowo jest funkcją

o narzucony prototyp

Strona 13 z 13

Ma własny stos:

o wszystkie zmienne lokalne dla zadania są tam odkładane

o maksymalny rozmiar stosu definiujemy przy tworzeniu każdego zadania

Ma przypisany priorytet

o zadania o wyższych priorytetach mogą wywłaszczad zadania o niższych priorytetach

o zadania o najwyższych priorytetach najlepiej spełniają zadany reżim czasowy

63. Jaka jest zasada działania multitaskingu? (inna wersja tego pytania:

W jaki sposób we FreeRTOS uzyskuje się efekt równoległego wykonania

zadań?) Dla użytkownika wydaje się, że zadania działają równolegle, podczas gdy w rzeczywistości scheduler

wykonuje „po kawałku” każdego zadania.

64. Jakie są sposoby oszczędzania energii?

Wyłączanie nieużywanych układów peryferyjnych

Obniżanie częstotliwości taktowania

Wykorzystanie trybów obniżonego poboru mocy