به دنیای پیشرفته سیستم‌های نهفته با معماری انقلابی RISC-V خوش آمدید! این دوره، بخش دوم از مجموعه آموزشی جامع «Embedded Fun with RISC-V»، شما را از سطح تئوری فراتر برده و وارد دنیای هیجان‌انگیز پروژه‌های عملی و کاربردهای واقعی می‌کند. اگر بخش اول را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اید یا با اصول اولیه معماری RISC-V آشنا هستید، این دوره گام بعدی شما برای تبدیل شدن به یک متخصص حرفه‌ای در این حوزه است. ما در این مجموعه به طور عمیق به سراغ برنامه‌نویسی پریفرال‌ها (Peripherals)، مدیریت وقفه‌ها (Interrupts) و پیاده‌سازی پروتکل‌های ارتباطی استاندارد می‌رویم.

توجه بسیار مهم: این مجموعه آموزشی کامل بر روی یک فلش مموری ۳۲ گیگابایتی باکیفیت برای شما ارسال می‌گردد و به صورت دانلودی ارائه نمی‌شود. این ویژگی به شما امکان دسترسی دائمی، سریع و آفلاین به تمام محتوای دوره را می‌دهد.

معماری RISC-V تنها یک پردازنده جدید نیست؛ بلکه یک تغییر پارادایم در دنیای طراحی سخت‌افزار و نرم‌افزار است. برخلاف معماری‌های تجاری و بسته، RISC-V بر پایه اصول متن‌باز بنا شده است که مزایای بی‌نظیری را به همراه دارد:

• آزادی و نوآوری بدون مرز: به دلیل متن‌باز بودن، هیچ هزینه‌ی لایسنسی برای استفاده از این معماری وجود ندارد. این امر به شرکت‌های کوچک، استارتاپ‌ها و حتی افراد علاقه‌مند اجازه می‌دهد تا بدون محدودیت، پردازنده‌های اختصاصی خود را طراحی و تولید کنند.
• ماژولار و قابل توسعه: معماری RISC-V به صورت ماژولار طراحی شده است. این یعنی شما می‌توانید تنها افزونه‌ها و دستورالعمل‌های مورد نیاز پروژه خود را به هسته اصلی اضافه کنید و از پیچیدگی‌های غیرضروری بپرهیزید. این ویژگی آن را برای کاربردهای خاص مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا (IoT) و سیستم‌های امنیتی ایده‌آل می‌سازد.
• سادگی و شفافیت: مجموعه دستورالعمل‌های پایه RISC-V بسیار ساده، تمیز و کارآمد است. این سادگی فرآیند یادگیری، توسعه کامپایلرها و ابزارهای دیباگ را به شدت تسریع می‌کند و بهینه‌سازی کد را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌سازد.
• اکوسیستم در حال رشد: غول‌های فناوری جهان مانند گوگل، انویدیا، وسترن دیجیتال و کوالکام سرمایه‌گذاری عظیمی روی این معماری انجام داده‌اند و جامعه آکادمیک و صنعتی بزرگی در حال حمایت و توسعه آن هستند. این به معنای آینده‌ای روشن و پشتیبانی قوی است.

پس از اتمام این دوره، شما دیگر تنها با تئوری معماری آشنا نخواهید بود، بلکه توانایی ساخت سیستم‌های نهفته کاربردی را از صفر تا صد خواهید داشت. این دوره بر مهارت‌های عملی و مورد نیاز بازار کار تمرکز دارد:

• تسلط کامل بر برنامه‌نویسی و کنترل پریفرال‌های کلیدی مانند GPIO, UART, SPI, I2C و تایمرها.
• توانایی نوشتن درایورهای سطح پایین (Low-Level Drivers) برای ارتباط با انواع سنسورها، نمایشگرها و حافظه‌ها.
• مدیریت حرفه‌ای وقفه‌ها و استثناها برای ساخت سیستم‌های واکنش‌گرا و کارآمد (Real-time capable).
• درک عمیق از زنجیره ابزار (Toolchain) توسعه شامل GCC, GDB و OpenOCD برای کامپایل، فلش و دیباگ کردن کد بر روی سخت‌افزار واقعی.
• پیاده‌سازی پروژه‌های عملی که دانش شما را به چالش کشیده و портфоلیو شما را غنی‌تر می‌کنند.
• توانایی خواندن و درک دیتاشیت‌های میکروکنترلرها و استفاده از آن‌ها برای پیکربندی رجیسترها به صورت مستقیم.

محتوای این دوره به صورت کاملاً پروژه‌محور و گام‌به‌گام طراحی شده است تا مفاهیم پیچیده را به ساده‌ترین شکل ممکن بیاموزید.

• بخش اول: راه‌اندازی محیط توسعه پیشرفته

  در این بخش، محیط کاری خود را برای پروژه‌های حرفه‌ای آماده می‌کنیم. زنجیره ابزار RISC-V GCC را نصب و پیکربندی کرده و با نحوه اتصال دیباگر سخت‌افزاری (مانند J-Link یا Sipeed-RV Debugger) به برد توسعه و استفاده از OpenOCD و GDB برای خطایابی کد روی سخت‌افزار واقعی آشنا می‌شویم.

• بخش دوم: تسلط بر ورودی/خروجی‌های عمومی (GPIO)

  GPIO اولین نقطه تماس ما با دنیای فیزیکی است. در این بخش، با کنترل مستقیم رجیسترها، یاد می‌گیریم چگونه LEDها را خاموش و روشن کنیم، وضعیت کلیدها را بخوانیم و پین‌ها را به عنوان ورودی یا خروجی با ویژگی‌های مختلف (مانند Pull-up/Pull-down) پیکربندی کنیم. پروژه عملی این بخش، ساخت یک سیستم چشمک‌زن هوشمند است.

• بخش سوم: ارتباط سریال ناهمزمان (UART)

  پروتکل UART یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای ارتباط میکروکنترلر با کامپیوتر یا سایر دستگاه‌هاست. در اینجا یاد می‌گیریم چگونه داده‌ها را از طریق پورت سریال ارسال و دریافت کنیم و یک رابط خط فرمان (Command-Line Interface) ساده برای کنترل دستگاه خود از طریق ترمینال کامپیوتر بسازیم.

• بخش چهارم: مدیریت وقفه‌ها (Interrupt Handling)

  این بخش یکی از مهم‌ترین مفاهیم سیستم‌های نهفته است. با معماری کنترلر وقفه پلتفرمی (PLIC) در RISC-V آشنا شده و یاد می‌گیریم چگونه روتین‌های سرویس وقفه (ISR) کارآمد بنویسیم. وقفه‌های ناشی از تایمرها و وقفه‌های خارجی از پین‌های GPIO را به صورت عملی پیاده‌سازی می‌کنیم تا سیستم ما بتواند به رویدادها در لحظه پاسخ دهد.

• بخش پنجم: پروتکل‌های ارتباطی SPI و I2C

  در این بخش به سراغ دو پروتکل سریال همزمان محبوب می‌رویم. یاد می‌گیریم چگونه یک درایور Master برای پروتکل SPI بنویسیم تا با حافظه‌های Flash و نمایشگرهای گرافیکی ارتباط برقرار کنیم. سپس، پروتکل I2C را برای خواندن داده از سنسورهای رایج مانند سنسور دما (TMP102) و شتاب‌سنج (MPU-6050) پیاده‌سازی می‌کنیم.

• بخش ششم: تایمرها و تولید موج PWM

  تایمرها قلب تپنده بسیاری از کاربردهای نهفته هستند. از آن‌ها برای ایجاد تأخیرهای زمانی دقیق، زمان‌بندی وظایف و تولید موج PWM استفاده می‌کنیم. در یک پروژه عملی، با استفاده از PWM، شدت نور یک LED را کنترل کرده و سرعت یک موتور DC را تنظیم می‌کنیم.

• بخش هفتم: پروژه نهایی – ایستگاه هواشناسی کوچک

  در پروژه پایانی، تمام مهارت‌های آموخته‌شده را با هم ترکیب می‌کنیم. با استفاده از سنسورهای دما و رطوبت (با I2C)، داده‌ها را جمع‌آوری کرده و بر روی یک نمایشگر LCD یا OLED (با SPI) نمایش می‌دهیم. همچنین از طریق UART، داده‌ها را به کامپیوتر ارسال می‌کنیم تا یک سیستم مانیتورینگ کامل بسازیم.

• دانشجویان رشته‌های مهندسی برق، کامپیوتر و مکاترونیک که به دنبال کسب مهارت‌های عملی در حوزه سیستم‌های امبدد هستند.
• توسعه‌دهندگان با تجربه در معماری‌های دیگر (مانند ARM) که قصد دارند به دنیای متن‌باز و قدرتمند RISC-V مهاجرت کنند.
• علاقه‌مندان و فعالان حوزه الکترونیک (Hobbyists) که می‌خواهند پروژه‌های خود را به سطح بالاتری ببرند.
• شرکت‌کنندگانی که بخش اول این مجموعه را به پایان رسانده و آماده ورود به مباحث کاربردی و پیشرفته هستند.

برای بهره‌وری حداکثری از این دوره، دانش‌پذیران باید با موارد زیر آشنایی داشته باشند:

• تسلط مناسب بر زبان برنامه‌نویسی C (مفاهیمی مانند اشاره‌گرها، ساختارها و عملیات بیتی).
• درک مفاهیم پایه الکترونیک دیجیتال (مانند رجیستر، منطق بولین، سیستم باینری و هگزادسیمال).
• توصیه بسیار مؤکد: گذراندن دوره “Embedded Fun with RISC-V, Part 1” یا داشتن دانش معادل در زمینه معماری پایه RISC-V، مجموعه دستورالعمل‌ها (ISA) و برنامه‌نویسی اسمبلی آن. این دوره بر پایه مفاهیم ارائه شده در بخش اول ساخته شده است.