🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: برنامه‌نویسی میکروپردازنده‌های توکار: تسلط بر سخت‌افزار با زبان اسمبلی و C

موضوع کلی: سیستم‌های توکار

موضوع میانی: برنامه‌نویسی میکروپردازنده‌ها در سیستم‌های توکار

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. بخش اول: مبانی و مقدمات سیستم‌های توکار
• 2. مقدمه‌ای بر سیستم‌های توکار و کاربردهای آن
• 3. تاریخچه و تکامل میکروپردازنده‌ها
• 4. تفاوت میکروکنترلر و میکروپردازنده
• 5. محدودیت‌های سیستم‌های توکار: توان، هزینه، اندازه
• 6. معماری‌های کامپیوتر: Von Neumann در مقابل Harvard
• 7. سیستم‌های اعداد: باینری، هگزادسیمال و ده‌دهی
• 8. جبر بولی و گیت‌های منطقی پایه
• 9. مقدمه‌ای بر مدارات دیجیتال و فلیپ‌فلاپ‌ها
• 10. مروری بر اجزای یک سیستم توکار: CPU، حافظه، پریفرال‌ها
• 11. آشنایی با محیط توسعه یکپارچه (IDE) و زنجیره ابزار (Toolchain)
• 12. بخش دوم: معماری میکروپردازنده و سخت‌افزار
• 13. معماری داخلی یک میکروپردازنده
• 14. واحد پردازش مرکزی (CPU) و واحد محاسبه و منطق (ALU)
• 15. رجیسترها: رجیسترهای کاربرد عمومی و رجیسترهای خاص منظوره
• 16. شمارنده برنامه (Program Counter) و اشاره‌گر پشته (Stack Pointer)
• 17. چرخه دستورالعمل: واکشی، رمزگشایی، اجرا (Fetch-Decode-Execute)
• 18. معماری مجموعه دستورالعمل (ISA): RISC در مقابل CISC
• 19. مفهوم پایپ‌لاین (Pipelining) در پردازنده‌ها
• 20. سیستم کلاک و نوسان‌سازها (Oscillators)
• 21. مدار ریست (Reset Circuit) و حالت‌های راه‌اندازی
• 22. سازمان‌دهی حافظه و نقشه حافظه (Memory Map)
• 23. بخش سوم: برنامه‌نویسی به زبان اسمبلی
• 24. چرا زبان اسمبلی را یاد بگیریم؟
• 25. ساختار یک برنامه اسمبلی: دستورات، دایرکتیوها و برچسب‌ها
• 26. دستورالعمل‌های انتقال داده (Data Transfer)
• 27. دستورالعمل‌های حسابی (Arithmetic)
• 28. دستورالعمل‌های منطقی (Logical)
• 29. دستورالعمل‌های شیفت و چرخش (Shift and Rotate)
• 30. حالت‌های آدرس‌دهی (Addressing Modes): فوری، مستقیم، غیرمستقیم
• 31. حالت‌های آدرس‌دهی پیشرفته: ایندکسی و نسبی
• 32. دستورالعمل‌های پرش و انشعاب (Jump and Branch)
• 33. پیاده‌سازی حلقه‌ها در زبان اسمبلی
• 34. زیرروال‌ها (Subroutines) و مکانیزم فراخوانی
• 35. استفاده از پشته برای ارسال پارامتر و ذخیره متغیرهای محلی
• 36. مفاهیم ماکرو (Macros) در اسمبلی
• 37. ارتباط با پورت‌های ورودی/خروجی (I/O) در اسمبلی
• 38. ایجاد تاخیرهای زمانی دقیق با حلقه‌های نرم‌افزاری
• 39. بخش چهارم: زبان C برای سیستم‌های توکار
• 40. مزایای زبان C در برنامه‌نویسی توکار
• 41. انواع داده در C و اندازه آن‌ها در حافظه
• 42. کلمات کلیدی `volatile` و `const` و کاربرد آن‌ها
• 43. اشاره‌گرها (Pointers): کلید دسترسی به سخت‌افزار
• 44. محاسبات روی اشاره‌گرها (Pointer Arithmetic)
• 45. دسترسی به رجیسترهای سخت‌افزاری با استفاده از اشاره‌گرها
• 46. عملگرهای بیتی (Bitwise Operators) در C
• 47. تکنیک‌های Masking: تنظیم، پاک کردن و تست بیت‌ها
• 48. استفاده از `struct` و `union` برای نگاشت رجیسترها
• 49. دستورات پیش‌پردازنده (#define, #include, #ifdef)
• 50. کلاس‌های ذخیره‌سازی: `static`, `extern`, `auto`
• 51. توابع و اشاره‌گر به تابع (Function Pointers)
• 52. استفاده از آرایه‌ها و رشته‌ها در سیستم‌های توکار
• 53. مفاهیم اولیه اسکریپت لینکر (Linker Script)
• 54. ترکیب کدهای C و اسمبلی (Mixing C and Assembly)
• 55. بخش پنجم: پریفرال‌ها و واسط‌های سخت‌افزاری
• 56. پورت‌های ورودی/خروجی عمومی (GPIO)
• 57. پیکربندی GPIO به عنوان ورودی، خروجی و Open-Drain
• 58. پروژه عملی: چشمک زدن LED
• 59. خواندن وضعیت یک کلید فشاری
• 60. تکنیک‌های حذف نویز کلید (Switch Debouncing)
• 61. وقفه (Interrupt): مفاهیم و نظریه
• 62. جدول بردار وقفه (Interrupt Vector Table)
• 63. نوشتن یک روتین سرویس وقفه (Interrupt Service Routine - ISR)
• 64. استفاده از وقفه‌های خارجی (External Interrupts)
• 65. تایمرها و شمارنده‌ها (Timers and Counters)
• 66. حالت‌های مختلف تایمر: دوره‌ای و تک-شات
• 67. تولید تاخیرهای دقیق با استفاده از تایمرها
• 68. مدولاسیون عرض پالس (PWM): نظریه و کاربرد
• 69. کنترل روشنایی LED با PWM
• 70. کنترل سروو موتور با PWM
• 71. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)
• 72. خواندن مقادیر سنسورهای آنالوگ با ADC
• 73. مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)
• 74. تولید شکل موج‌های ساده با DAC
• 75. ارتباط سریال ناهمزمان (UART/USART)
• 76. پروژه عملی: ارسال و دریافت داده از طریق UART
• 77. واسط سریال محیطی (SPI)
• 78. ارتباط بین دو میکروکنترلر با SPI
• 79. واسط مدار مجتمع داخلی (I2C)
• 80. تایمر نگهبان (Watchdog Timer - WDT)
• 81. کنترلر دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)
• 82. بخش ششم: حافظه و مدیریت آن
• 83. انواع حافظه: RAM, ROM, EEPROM, Flash
• 84. سازمان‌دهی حافظه فلش: کد و داده
• 85. سازمان‌دهی حافظه RAM: پشته، هیپ و متغیرهای سراسری
• 86. مفاهیم پایداری داده‌ها (Data Persistence)
• 87. تکنیک‌های برنامه‌ریزی حافظه فلش در حین اجرا (In-Application Programming)
• 88. بخش هفتم: سیستم‌های بی‌درنگ و مفاهیم پیشرفته
• 89. مقدمه‌ای بر سیستم‌های عامل بی‌درنگ (RTOS)
• 90. تفاوت سیستم‌های بی‌درنگ سخت و نرم (Hard vs. Soft Real-Time)
• 91. وظایف (Tasks) و زمان‌بندی (Scheduling)
• 92. همگام‌سازی وظایف: سمافورها (Semaphores) و میوتکس‌ها (Mutexes)
• 93. ارتباط بین وظایف: صف‌های پیام (Message Queues)
• 94. مدیریت حافظه در سیستم‌های توکار
• 95. حالت‌های کم‌مصرف و مدیریت توان
• 96. بوت‌لودر (Bootloader) و فرآیند راه‌اندازی سیستم
• 97. به‌روزرسانی فریم‌ور از راه دور (Firmware Over-The-Air - FOTA)
• 98. بخش هشتم: ابزارها، اشکال‌زدایی و بهترین شیوه‌ها
• 99. استفاده از دیباگرهای سخت‌افزاری (JTAG/SWD)
• 100. نقاط توقف (Breakpoints) و مشاهده حافظه و رجیسترها