Embedded System & Microcontroller Application (4351102) - Winter 2023 Solution (Gujarati)

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

TIFR register દોરો અને તેનું પૂરું નામ લખો.

જવાબ:

TIFR Register ડાયાગ્રામ:

goat

પૂરું નામ: Timer/Counter Interrupt Flag Register

• TOV0: Timer0 Overflow Flag
• OCF0: Timer0 Output Compare Flag
• TOV1: Timer1 Overflow Flag

મેમરી ટ્રીક: "Timer Interrupts Flag Register"

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

ATmega32 ની ડેટા મેમરીની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

• General Purpose Registers: અંકગણિત કામગીરી અને અસ્થાયી સંગ્રહ માટે વપરાય છે
• I/O Memory: પેરિફેરલ કંટ્રોલ અને સ્ટેટસ રજિસ્ટર્સ ધરાવે છે
• Internal SRAM: સ્ટેક, વેરિયેબલ્સ અને ડાયનેમિક મેમરી માટે વપરાય છે

મેમરી ટ્રીક: "General I/O SRAM Memory"

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

એમ્બેડેડ સિસ્ટમનો જનરલ બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરી સમજાવો.

જવાબ:

• Real-time Operation: સિસ્ટમ નિર્ધારિત સમય મર્યાદામાં ઇનપુટ્સને પ્રતિસાદ આપે છે
• Dedicated Function: ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે
• Resource Constraints: મર્યાદિત મેમરી, પાવર અને પ્રોસેસિંગ ક્ષમતા

મેમરી ટ્રીક: "Processor Memory Input Output Communication"

પ્રશ્ન 1(ક OR) [7 ગુણ]

રીયલ ટાઇમ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમને વ્યાખ્યાયિત કરો અને તેની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવો.

જવાબ:

વ્યાખ્યા: Real Time Operating System (RTOS) એ એવી ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ છે જે મહત્વપૂર્ણ કાર્યો માટે નિર્દિષ્ટ સમય મર્યાદામાં પ્રતિસાદની ગેરેંટી આપે છે.

• Hard Real-time: ડેડલાઇન ચૂકવાથી સિસ્ટમ નિષ્ફળતા થાય છે
• Soft Real-time: ડેડલાઇન ચૂકવાથી પ્રદર્શન ઘટે છે
• Task Scheduling: Preemptive priority-based scheduling મહત્વપૂર્ણ કાર્યો પહેલા ચલાવવાની ખાતરી કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Deterministic Multitasking Priority Minimal"

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

એમ્બેડેડ સિસ્ટમ માટે માઇક્રોકન્ટ્રોલર પસંદ કરવા માટેના માપદંડો લખો.

જવાબ:

મેમરી ટ્રીક: "Speed Memory I/O Power Cost Tools"

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

AVR માં હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચરની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચર લક્ષણો:

• ફાયદો: સમાંતર એક્સેસને કારણે ઉચ્ચ પ્રદર્શન
• 16-bit Instructions: મોટાભાગની instructions એક clock cycle માં execute થાય છે

મેમરી ટ્રીક: "Separate Simultaneous Different Performance"

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

ક્લોક સોર્સને AVR સાથે જોડવાની વિવિધ રીતોની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

Fuse Bits દ્વારા ક્લોક પસંદગી:

goat

• Crystal Oscillator: સૌથી સ્થિર, બાહ્ય crystal અને capacitors જરૂરી
• RC Oscillator: ઓછી ચોકસાઈ પરંતુ સસ્તી
• Internal Oscillator: ફેક્ટરી કેલિબ્રેટેડ, તાપમાન આધારિત

મેમરી ટ્રીક: "Crystal RC Internal External"

પ્રશ્ન 2(અ OR) [3 ગુણ]

ATmega32 માટે code ROM, SRAM અને EEPROM નું કદ તેમજ I/O pins, ADC અને Timers ની સંખ્યા લખો.

જવાબ:

મેમરી ટ્રીક: "32K Flash 2K SRAM 1K EEPROM 32 I/O 8 ADC 3 Timers"

પ્રશ્ન 2(બ OR) [4 ગુણ]

ATmega32 પિન ડાયાગ્રામ દોરો અને Vcc, AVcc અને Aref પિનનું કાર્ય લખો.

જવાબ:

પિન કાર્યો:

goat

• Vcc: ડિજિટલ સર્કિટ્સને પાવર સપ્લાય કરે છે
• AVcc: નોઇઝ ઘટાડવા માટે ADC માટે અલગ સપ્લાય
• Aref: ADC કન્વર્ઝન માટે બાહ્ય રેફરન્સ

મેમરી ટ્રીક: "Vcc Digital AVcc Analog Aref Reference"

પ્રશ્ન 2(ક OR) [7 ગુણ]

AVR સ્ટેટસ રજિસ્ટર વિગતવાર સમજાવો.

જવાબ:

SREG (Status Register) બિટ્સ:

goat

• I Flag: ગ્લોબલ ઇન્ટરપ્ટ enable/disable કંટ્રોલ કરે છે
• Arithmetic Flags: ALU ઓપરેશન પછી C, Z, N, V, S, H અપડેટ થાય છે
• T Flag: બિટ મેનિપ્યુલેશન માટે BLD અને BST instructions દ્વારા વપરાય છે

મેમરી ટ્રીક: "I Transfer Half Sign oVerflow Negative Zero Carry"

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

AVR માઇક્રોકન્ટ્રોલર માટે RESET સર્કિટ સમજાવો.

જવાબ:

રીસેટ સોર્સ:

goat

• રીસેટ અવધિ: ઓછામાં ઓછા 2 clock cycles
• રીસેટ વેક્ટર: પ્રોગ્રામ address 0x0000 થી શરૂ થાય છે

મેમરી ટ્રીક: "Power External Brown-out Watchdog"

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

EEPROM સાથે સંકળાયેલ I/O રજિસ્ટરની યાદી બનાવો. EEPROM પર data write કરવા માટેના પ્રોગ્રામિંગ સ્ટેપ્સ લખો.

જવાબ:

EEPROM રજિસ્ટર્સ:

પ્રોગ્રામિંગ સ્ટેપ્સ:

1. પાછલી write પૂર્ણ થવાની રાહ જુઓ (EEWE bit ચેક કરો)
2. EEAR રજિસ્ટરમાં address સેટ કરો
3. EEDR રજિસ્ટરમાં data સેટ કરો
4. EECR માં EEMWE bit સેટ કરો
5. 4 clock cycles અંદર EEWE bit સેટ કરો

મેમરી ટ્રીક: "Wait Address Data Master-Write Enable-Write"

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

TCCR0 રજિસ્ટર દોરી વિગતવાર સમજાવો.

જવાબ:

TCCR0 (Timer/Counter0 Control Register):

goat

ક્લોક સિલેક્ટ વિકલ્પો:

• 000: કોઈ ક્લોક નહીં (Timer બંધ)
• 001: clk/1 (પ્રેસ્કેલિંગ નહીં)
• 010: clk/8, 011: clk/64
• 100: clk/256, 101: clk/1024

મેમરી ટ્રીક: "Force Waveform Compare Clock Select"

પ્રશ્ન 3(અ OR) [3 ગુણ]

Timer 1 સાથે સંકળાયેલા રજિસ્ટરોની યાદી બનાવો.

જવાબ:

Timer1 રજિસ્ટર્સ:

મેમરી ટ્રીક: "Control Counter Output-Compare Input-Capture"

પ્રશ્ન 3(બ OR) [4 ગુણ]

EEPROM ના 0x005F લોકેશન પર 'G' સ્ટોર કરવા માટે AVR C પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

C

પ્રોગ્રામ સ્ટેપ્સ:

• પૂર્ણતા માટે EEWE bit ચેક કરો
• EEAR માં address 0x005F લોડ કરો
• EEDR માં 'G' (ASCII 71) લોડ કરો
• Master write સક્ષમ કરો, પછી write enable કરો

મેમરી ટ્રીક: "Wait Address Data Master Write"

પ્રશ્ન 3(ક OR) [7 ગુણ]

દર 70 μs પર માત્ર PORTB.4 બિટને ટૉગલ કરવા માટે C પ્રોગ્રામ લખો. Delay બનાવવા માટે Timer0નો 1:8 પ્રેસ્કેલર સાથે નોર્મલ મોડનો ઉપયોગ કરો. XTAL = 8 MHz.

જવાબ:

C

ગણતરી:

• ક્લોક = 8MHz/8 = 1MHz
• 70μs માટે: Count = 70 cycles
• પ્રારંભિક મૂલ્ય = 256-70 = 186

મેમરી ટ્રીક: "Direction Control Count Wait Clear Toggle"

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

Port C ના બિટ 5 ને મોનિટર કરવા માટેનો AVR C પ્રોગ્રામ લખો. જો તે HIGH હોય, તો Port B પર 55H મોકલો; અન્યથા, AAH Port B પર મોકલો.

જવાબ:

C

પ્રોગ્રામ લૉજિક:

• PC5 ને input તરીકે, Port B ને output તરીકે કૉન્ફિગર કરો
• સતત PC5 સ્થિતિ ચેક કરો
• ઇનપુટના આધારે 0x55 અથવા 0xAA આઉટપુટ કરો

મેમરી ટ્રીક: "Direction Check Output"

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

LM35 ને ATmega32 સાથે ઇન્ટરફેસિંગ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

કનેક્શન ટેબલ:

• તાપમાન કન્વર્ઝન: 10mV/°C આઉટપુટ
• ADC રિઝોલ્યુશન: 10-bit (0-1023)
• વોલ્ટેજ રેન્જ: 0V થી 5V (0°C થી 500°C)

મેમરી ટ્રીક: "Power Output Ground Temperature"

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

MAX7221 ને ATmega32 સાથે ઇન્ટરફેસિંગ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

કનેક્શન ટેબલ:

લક્ષણો:

• SPI ઇન્ટરફેસ: સીરિયલ કમ્યુનિકેશન પ્રોટોકોલ
• 8-ડિજિટ ડિસ્પ્લે: 8 સેવન-સેગમેન્ટ ડિસ્પ્લે સુધી કંટ્રોલ કરે છે
• બિલ્ટ-ઇન ડીકોડર: BCD થી સેવન-સેગમેન્ટ કન્વર્ઝન
• બ્રાઇટનેસ કંટ્રોલ: 16 ઇન્ટેન્સિટી લેવલ

પ્રોગ્રામિંગ સ્ટેપ્સ:

1. SPI ને master મોડમાં પ્રારંભ કરો
2. Address અને data bytes મોકલો
3. ડેટા latch કરવા માટે LOAD સિગ્નલ pulse કરો

મેમરી ટ્રીક: "Serial Clock Load Display"

પ્રશ્ન 4(અ OR) [3 ગુણ]

Port B માંથી ડેટા બાઇટ મેળવી તેને Port C પર મોકલવા માટે AVR C પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

C

પ્રોગ્રામ કાર્ય:

• Port B ને input તરીકે, Port C ને output તરીકે કૉન્ફિગર કરો
• સતત PINB માંથી વાંચો અને PORTC માં લખો

મેમરી ટ્રીક: "Input Output Read Write"

પ્રશ્ન 4(બ OR) [4 ગુણ]

ULN2803 ને ATmega32 સાથે ઇન્ટરફેસિંગ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

ULN2803 લક્ષણો:

• એપ્લિકેશન: રિલે, મોટર, સોલેનોઇડ ચલાવવા માટે
• વોલ્ટેજ ડ્રોપ: Darlington pair માં સામાન્ય 1.2V
• એક્ટિવ લો આઉટપુટ: ઇનપુટ high હોય ત્યારે આઉટપુટ low જાય છે

મેમરી ટ્રીક: "Darlington Current Protection Drive"

પ્રશ્ન 4(ક OR) [7 ગુણ]

AVR માં SPI ને પ્રોગ્રામ કરવા માટે વપરાતા રજિસ્ટરોની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

SPI રજિસ્ટર્સ:

SPCR રજિસ્ટર બિટ્સ:

• SPE: SPI Enable
• DORD: Data Order (MSB/LSB first)
• MSTR: Master/Slave Select
• CPOL: Clock Polarity
• CPHA: Clock Phase

SPSR રજિસ્ટર બિટ્સ:

• SPIF: SPI Interrupt Flag
• WCOL: Write Collision Flag
• SPI2X: Double Speed Mode

પ્રોગ્રામિંગ સિક્વન્સ:

1. SPI pins ને input/output તરીકે કૉન્ફિગર કરો
2. ઇચ્છિત મોડ માટે SPCR રજિસ્ટર સેટ કરો
3. SPDR માં ડેટા લખો
4. SPIF flag ની રાહ જુઓ
5. SPDR માંથી પ્રાપ્ત ડેટા વાંચો

મેમરી ટ્રીક: "Control Status Data Enable Order Master"

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

L293D મોટર ડ્રાઇવર IC નો પિન ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

goat

પિન કાર્યો:

મેમરી ટ્રીક: "Input Output Enable Logic Motor Supply"

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

ADMUX રજિસ્ટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register):

goat

રેફરન્સ પસંદગી:

• 00: AREF pin
• 01: AVcc with external capacitor
• 11: Internal 2.56V reference

ચેનલ પસંદગી: MUX bits ADC0-ADC7 ચેનલ પસંદ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Reference Adjust Multiplexer Channel"

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

GSM આધારિત સિક્યોરિટી સિસ્ટમ સમજાવો.

જવાબ:

સિસ્ટમ ઘટકો:

કાર્યશીલ સિદ્ધાંત:

1. સેન્સર્સ આક્રમણ શોધે છે
2. માઇક્રોકન્ટ્રોલર સિગ્નલ પ્રોસેસ કરે છે
3. GSM મોડ્યુલ SMS alert મોકલે છે
4. યુઝર નોટિફિકેશન મેળવે છે
5. સિસ્ટમ રિમોટલી arm/disarm કરી શકાય છે

લક્ષણો:

• રિમોટ મોનિટરિંગ: SMS નોટિફિકેશન
• બહુવિધ સેન્સર્સ: PIR, door, window સેન્સર્સ
• યુઝર ઇન્ટરફેસ: LCD ડિસ્પ્લે અને કીપેડ
• એમર્જન્સી રિસ્પોન્સ: ઓટોમેટિક એલર્ટ સિસ્ટમ

મેમરી ટ્રીક: "Sensors Process Communicate Alert Control"

પ્રશ્ન 5(અ OR) [3 ગુણ]

L293D મોટર ડ્રાઇવરનો ઉપયોગ કરી DC મોટરને ATmega32 સાથે ઇન્ટરફેસ કરવા માટે સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

goat

કનેક્શન ટેબલ:

મોટર કંટ્રોલ:

• PA0=1, PA1=0: ઘડિયાળની દિશામાં ફેરવો
• PA0=0, PA1=1: ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફેરવો
• PA2=0: મોટર બંધ

મેમરી ટ્રીક: "Direction Enable Control Stop"

પ્રશ્ન 5(બ OR) [4 ગુણ]

ADCSRA રજિસ્ટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

ADCSRA (ADC Control and Status Register A):

goat

પ્રેસ્કેલર પસંદગી:

• 000: ડિવિઝન ફેક્ટર 2
• 001: ડિવિઝન ફેક્ટર 2
• 010: ડિવિઝન ફેક્ટર 4
• 011: ડિવિઝન ફેક્ટર 8

ADC ઓપરેશન સ્ટેપ્સ:

1. ADC સક્ષમ કરવા માટે ADEN સેટ કરો
2. કન્વર્ઝન શરૂ કરવા માટે ADSC સેટ કરો
3. ADIF flag ની રાહ જુઓ
4. ADCH:ADCL માંથી પરિણામ વાંચો

મેમરી ટ્રીક: "Enable Start Auto Interrupt Prescaler"

પ્રશ્ન 5(ક OR) [7 ગુણ]

વેધર મોનિટરિંગ સિસ્ટમ સમજાવો.

જવાબ:

સિસ્ટમ ઘટકો:

લક્ષણો:

• મલ્ટિ-પેરામીટર મોનિટરિંગ: તાપમાન, ભેજ, દબાણ, વરસાદ
• ડેટા લૉગિંગ: EEPROM/SD કાર્ડમાં રીડિંગ્સ સ્ટોર કરો
• રીયલ-ટાઇમ ડિસ્પ્લે: LCD વર્તમાન રીડિંગ્સ દર્શાવે છે
• વાયરલેસ કમ્યુનિકેશન: રિમોટ મોનિટરિંગ માટે WiFi/GSM
• એલર્ટ સિસ્ટમ: થ્રેશોલ્ડ-આધારિત ચેતવણીઓ

એપ્લિકેશન્સ:

• કૃષિ મોનિટરિંગ
• હવામાન આગાહી
• પર્યાવરણીય સંશોધન
• સ્માર્ટ હોમ ઓટોમેશન

સિસ્ટમ ફાયદા:

• ઓટોમેટેડ ડેટા કલેક્શન: સતત મોનિટરિંગ
• રિમોટ એક્સેસ: ગમે ત્યાંથી ડેટા જુઓ
• ઐતિહાસિક વિશ્લેષણ: ટ્રેન્ડ ઓળખ
• પ્રારંભિક ચેતવણી: આત્યંતિક હવામાન એલર્ટ્સ

મેમરી ટ્રીક: "Temperature Humidity Pressure Rain Display Log Wireless"

---

પરીક્ષાનું અંત

મહત્વપૂર્ણ સૂચનાઓ:

• આ સોલ્યુશન કમજોર વિદ્યાર્થીઓ માટે સરળ ભાષામાં તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે
• દરેક જવાબમાં ટેબલ, ડાયાગ્રામ અને મેમરી ટ્રીક્સ શામેલ છે
• કોડ બ્લોક્સ સરળ અને સમજવામાં સહેલા રાખવામાં આવ્યા છે
• શબ્દ મર્યાદાનું કડક પાલન કરવામાં આવ્યું છે