Microcontrollori programmazione embedded esame

Cos'è un microcontrollore?

È un circuito integrato che funge da computer in miniatura, progettato per controllare dispositivi elettronici.

Quali sono le principali componenti di un microcontrollore?

- CPU - Memoria (RAM, ROM) - Periferiche (GPIO, ADC, Timer)

Vero o falso: I microcontrollori possono eseguire solo un compito.

Falso. Possono eseguire più compiti programmabili in base al firmware.

Qual è la differenza tra microcontrollore e microprocessore?

Il microcontrollore integra CPU, memoria e periferiche, mentre il microprocessore richiede componenti esterni.

Completa: Il linguaggio assembly è ________ rispetto al linguaggio C.

più vicino all'hardware, ma meno portabile.

Cos'è la memoria EEPROM?

È una memoria non volatile che può essere programmata e cancellata elettricamente, utilizzata per salvare dati permanenti.

Cosa fa un ADC?

Converte segnali analogici in segnali digitali, permettendo al microcontrollore di elaborare informazioni analogiche.

Qual è la funzione di un timer nel microcontrollore?

Permette di misurare il tempo e generare eventi a intervalli specifici.

Verifica: Un microcontrollore può gestire più periferiche contemporaneamente.

Vero. Grazie a tecniche di multiplexing e gestione delle interruzioni.

Cos'è un GPIO?

General Purpose Input/Output; pin programmabili per input o output digitale.

Cause → Effetto: Cosa succede se il microcontrollore non ha sufficiente RAM?

Il sistema può rallentare o bloccarsi, incidendo sulle prestazioni.

Qual è il ruolo del bus di dati?

Trasferisce dati tra CPU, memoria e periferiche.

Quale linguaggio è comunemente usato per programmare microcontrollori?

Il linguaggio C è il più diffuso per la programmazione embedded.

Vero o falso: La memoria RAM è volatile.

Vero. I dati vengono persi quando l'alimentazione viene interrotta.

Esempio: Cosa fa un convertitore DAC?

Converte segnali digitali in segnali analogici, utilizzato per pilotare attuatori.

Cos'è un interrupt?

Un segnale che interrompe l'esecuzione corrente per gestire un evento importante.

Cosa sono i linguaggi di programmazione embedded?

Sono linguaggi progettati per il controllo di dispositivi hardware. Esempi: C, C++, Assembly.

Vantaggi del C per programmazione embedded?

- Portabilità - Controllo diretto dell'hardware - Efficienza delle risorse

Cosa si intende per real-time system?

Sistemi che devono rispondere entro tempi definiti. Esempi: sistemi di controllo industriale.

Falso o Vero: Python è il linguaggio migliore per tutti i progetti embedded.

Falso. Python è meno efficiente rispetto a C in ambienti con risorse limitate.

Quali strumenti usiamo per la programmazione embedded?

IDE come Arduino IDE, MPLAB, Keil. Utilizziamo anche strumenti di simulazione.

Cosa sono i microcontrollori?

Dispositivi programmabili con CPU, memoria e periferiche integrate. Esempio: ATmega328.

Cosa si usa per il debug in programmazione embedded?

Strumenti: JTAG, oscilloscopi, emulatori. Permettono di monitorare e correggere il codice.

Completa: La programmazione in C utilizza _____ per la gestione della memoria.

puntatori.

Qual è la differenza tra firmware e software?

Il firmware è software incorporato in hardware. Non viene modificato frequentemente.

Cosa significa l'acronimo RTOS?

Real-Time Operating System. Sistema operativo progettato per gestire processi in tempo reale.

Esempio di librerie in C per microcontrollori?

Librerie: AVR Libc, HAL per STM32. Facilitano l'accesso a funzioni hardware.

Quali sono i tipi di memoria in un microcontrollore?

- ROM: memoria di sola lettura - RAM: memoria volatile - EEPROM: memoria non volatile

Cosa fa un watchdog timer?

Monitora il sistema e resetta il microcontrollore se il programma si blocca.

Differenza tra I/O digitale e analogico?

Digitale: due stati (0 o 1). Analogico: valori continui, come tensioni variabili.

Cosa sono gli interrupt?

Meccanismi che interrompono il flusso del programma per gestire eventi. Esempio: timer, input.

Qual è l'importanza della documentazione nel codice embedded?

Facilita la manutenzione e l'aggiornamento del codice. Rende il progetto più comprensibile.

Cosa fa un sensore di temperatura?

Misura la temperatura ambiente e la converte in un segnale elettrico.

Vero o falso: I sensori digitali forniscono valori analogici.

Falso: I sensori digitali forniscono valori discreti, solitamente in forma di 0 o 1.

Differenza tra sensori analogici e digitali?

- Analogici: continui, variabili nel tempo. - Digitali: discreti, valori specifici.

Come si interfaccia un sensore con un microcontrollore?

Attraverso pin di input e protocolli di comunicazione (I2C, SPI, UART).

Cosa misura un sensore di umidità?

La quantità di vapore acqueo nell'aria, riportando valori in percentuale.

Cosa serve un attuatore?

Convertire segnali elettrici in azioni fisiche, come movimento o accensione.

Fai un esempio di attuatore.

Un motore elettrico che muove un braccio robotico.

Cosa fa un sensore ultrasonico?

Determina la distanza da un oggetto utilizzando onde sonore ultrasuoni.

Vero o falso: Un potenziometro è un sensore digitale.

Falso: È un sensore analogico che varia resistenza in base alla posizione.

Quali sono i protocolli di comunicazione comuni?

- I2C - SPI - UART

Come si misura la distanza con un sensore ultrasonico?

Utilizzando la formula $\displaystyle d = \frac{v \cdot t}{2}$, dove $\displaystyle v$ è la velocità del suono e $\displaystyle t$ è il tempo.

Cosa serve un ADC?

Convertire segnali analogici in segnali digitali per il microcontrollore.

Qual è l'uso di un sensore di pressione?

Misura la pressione atmosferica o di un fluido, utile in meteorologia.

Cosa fa un modulo relè?

Controlla circuiti ad alta potenza utilizzando segnali a bassa tensione.

Fai un esempio di applicazione di un sensore di movimento.

Sistemi di allerta per rilevamento intrusi o automazione domestica.

Cosa rappresenta il PWM?

Modulazione di ampiezza del segnale per controllare la potenza in attuatori.

Progetto di domotica

Utilizzo di microcontrollori per controllare elettrodomestici tramite smartphone.

Vero o falso: i microcontrollori sono usati solo in robotica.

Falso: sono utilizzati in vari ambiti come automazione domestica, IoT, automotive e molto altro.

Esempio di applicazione: termometro digitale

Misura la temperatura e la visualizza su un display LCD. Utilizza un sensore di temperatura e un microcontrollore.

Cosa può controllare un microcontrollore?

Motori, luci, sensori, display, comunicazioni in rete.

Progetto di monitoraggio ambientale

Monitoraggio di temperatura, umidità e qualità dell'aria con sensori e registrazione dei dati su SD.

Interfaccia utente per microcontrollori

Utilizzo di pulsanti e display per interagire con l'utente e controllare il sistema.

Cosa fa un microcontrollore in un drone?

Gestisce la stabilità, il volo e la comunicazione con il pilota. È fondamentale per il controllo del volo.

Progetto di automazione di irrigazione

Controlla l'irrigazione automatica basata sull'umidità del suolo misurata da sensori.

Vero o falso: i microcontrollori possono comunicare in rete.

Vero: molti microcontrollori supportano protocolli come Wi-Fi e Bluetooth per la comunicazione.

Confronta Arduino e Raspberry Pi.

Arduino è più semplice e focalizzato sul controllo hardware, mentre Raspberry Pi è un computer completo.

Applicazione: controllo luminosità luci

Un microcontrollore regola la luminosità di LED in base alla luce ambientale misurata da un sensore.

Progetto di allerta incendio

Un sistema con sensori di fumo che attivano un allarme e inviano notifiche al cellulare.

Cosa è un sistema di telemetria?

Sistema che raccoglie dati da remoto e li invia per analisi, spesso utilizzando microcontrollori.

Esempio di utilizzo in automotive

Microcontrollori gestiscono l'ABS e il controllo della trazione nei veicoli.

Qual è il ruolo del microcontrollore in un robot?

Controlla i motori e riceve input dai sensori per prendere decisioni.

Progetto di orologio digitale

Utilizza un microcontrollore per gestire l'orario e visualizzarlo su un display a 7 segmenti.