Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Systemy wbudowane
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JIS-1-013-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Świentek Krzysztof (swientek@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Skoczeń Andrzej (skoczen@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Świentek Krzysztof (swientek@agh.edu.pl)
dr inż. Firlej Mirosław (firlej@agh.edu.pl)
dr inż. Moroń Jakub (jmoron@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Wprowadzenie do systemów wbudowanych na przykładzie mikrokontrolera LPC1786 z rdzeniem ARM Cortex M3.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna budowę typowego mikrokontrolera oraz typowych układów peryferyjnych IS1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Wykonanie projektu
M_W002 Student potrafi wyjaśnić proces „cross”-kompilacji i wskazać narzędzia niezbędne do pracy z mikrokontrolerem pracującym w systemie wbudowanym IS1A_W03, IS1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Student zna podstawowe standardy służące do przekazywania danych w systemach wbudowanych IS1A_W03, IS1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Student potrafi napisać program przeznaczony do wybranego mikrokontrolera wykorzystujący jego układy peryferyjne oraz co najmniej jeden standard komunikacyjny. IS1A_U06 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi użyć odpowiednich narzędzi do skompilowania napisanego programu i załadowania go do mikrokontrolera pracującego w systemie wbudowanym IS1A_U06 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole projektowym. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. IS1A_K01 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_K002 Student umie przedstawić wykonany projekt w sposób komunikatywnej prezentacji. Potrafi także wskazać obszary zastosowań tworzonych aplikacji i ekonomiczne aspekty zastosowanych rozwiązań. IS1A_K01 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna budowę typowego mikrokontrolera oraz typowych układów peryferyjnych + - + - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi wyjaśnić proces „cross”-kompilacji i wskazać narzędzia niezbędne do pracy z mikrokontrolerem pracującym w systemie wbudowanym + - + - - - - - - - -
M_W003 Student zna podstawowe standardy służące do przekazywania danych w systemach wbudowanych + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi napisać program przeznaczony do wybranego mikrokontrolera wykorzystujący jego układy peryferyjne oraz co najmniej jeden standard komunikacyjny. + - + + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi użyć odpowiednich narzędzi do skompilowania napisanego programu i załadowania go do mikrokontrolera pracującego w systemie wbudowanym + - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole projektowym. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. - - - + - - - - - - -
M_K002 Student umie przedstawić wykonany projekt w sposób komunikatywnej prezentacji. Potrafi także wskazać obszary zastosowań tworzonych aplikacji i ekonomiczne aspekty zastosowanych rozwiązań. - - - + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Tematy wykładów

1. Wprowadzenie: podstawowe pojęcia: mikrokontroler, architektury, itp.
2. Architektura rdzenia mikrokontrolerowego ARM Cortex M3
3. Układy peryferyjne mikrokontrolerów na przykładzie LPC1768
4. Szregowe interfejsy przewodowe: RS-232, SPI, I2C, 1-wire
5. Detekcja i korekcja błędów: kody hamminga, CRC, zabezpieczenia procesorów
6. Wstęp do nowoczesnych architektur mikroprocesorów w ujęciu historycznym

Ćwiczenia laboratoryjne:
Procownia Komputerowo-Elektroniczna

1. Środowisko programistyczne i metodologia pracy z mikrokontrolerem
Efekty kształcenia:
- student potrafi zapisać prosty program dla wybranego mikrokontrolera
- student potrafi dokonać „cross” kompilacji i użyć odpowiednich narzędzi do załadowania swojego programu do pamięci mikrokontrolera

2. Wykorzystanie wbudowanych układów peryferyjnych
Efekty kształcenia:
- student potrafi skonfigurować wewnętrzne układy peryferyjne typu: licznik, ,,watchdog’’, zegar czasu rzeczywistego, przetworniki A/C i C/A itp.
- student potrafi skonfigurować i wykorzystać wewnętrzne przerwania pochodzące od układów peryferyjnych

3. Mikrokontroler we współpracy z urządzeniem zewnętrznym
Efekty kształcenia:
- student potrafi sterować i/lub odbierać dane z urządzenia zewnętrznego wykorzystując jeden z interfejsów szeregowych

Ćwiczenia projektowe:
Projekt Zespołowy

Studenci w dwuosobowych zespołach realizują projekty opierające się o wybrany mikrokontroler. Każdy zespół otrzymuje do wykonania inny, przydzielony losowo projekt. Punktem wyjścia dla studentów są dostarczone założenia i wskazówki projektowe. W ramach projektu należy w oparciu o zasoby sprzętowe dostępne na module ćwiczeniowym stworzyć działające urządzenie oraz dokumentację wykonania projektu.
Efekty kształcenia:
- student potrafi zinterpretować specyfikację urządzenia w celu zbudowania go za pomocą dostępnych narzędzi programowych
- student potrafi efektywnie wykorzystać odpowiednie narzędzia projektowe do stworzenia aplikacji na module ćwiczeniowym
- student potrafi współpracować w grupie realizując swoją część zadania
- student potrafi zademonstrować funkcjonalność zbudowanego urządzenia zgodną z zadaną specyfikacją i przygotować dokumentację

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 155 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w wykładach 18 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 13 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 24 godz
Przygotowanie do zajęć 18 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 15 godz
Wykonanie projektu 50 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 17 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa OK z modułu obliczana jest jako średnia ważona oceny z laboratoriów OL i projektu OP:

OK = 0.6 x OP + 0.4 x OL

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Umiejętność programowania w C
Znajomość podstaw elektroniki cyfrowej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Jacek Bogusz, Lokale interfejsy szeregowe w systemach cyfrowych. BTC, Warszawa 2004.
2. Joseph Yiu, The Definitive Guide to the ARM Cortex – M3, Newnes, 2009.
3. Tomasz Francuz, Mikrokontrolery AVR i ARM : sterowanie wyświetlaczami LCD, Helion 2017.
4. I. C. Bertolotti, Embedded software development: the open-source approach, CRC Presss, 2016.
5. Sloss, D. Symes, Ch. Wright, ARM System Developer’s Guide: Designing and Optimizing System Software, Morgan Kaufmann, 2004.
6. Kucjan Brynza, Mikrokontroler ARM9 w przykładach, BTC, Legionowo 2009.
7. Krzysztof Paprocki, Mikrokontrolery STM32 w praktyce, BTC, Legionowo 2011.
8. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

K. Swientek, M. Banachowicz,
Design of Memory Subsystem for Wide Input Data Range in the SALT ASIC,
Proceedings of the 24th International Conference “Mixed Design of Integrated Circuits and Systems”, June 22-24, 2017, Bydgoszcz, Poland.

S. Bugiel, R. Dasgupta, M. Firlej, T. Fiutowski, M. Idzik, M. Kopec, J. Moron, K. Swientek,
Ultra-Low Power Fast Multi-Channel 10-Bit ADC ASIC for Readout of Particle Physics Detectors
IEEE Trans. Nucl. Sci. vol. 63, 2016, pp. 2622-2631.

M. Idzik, K. Swientek, T. Fiutowski, S. Kulis, D. Przyborowski,
A 10-Bit Multichannel Digitizer ASIC for Detectors in Particle Physics Experiments,
IEEE Trans. Nucl. Sci. vol. 59, 2012, pp. 294-302.

S. Kulis, A. Matoga, M. Idzik, K. Swientek, T. Fiutowski, D. Przyborowski,
A general purpose multichannel readout system for radiation detectors,
JINST 7 T01004 2012, pp. 294-302.

Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Nieobecność na zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego w tym czasie materiału.
O ile prowadzący wyrazi zgodę, student może wziąć udział w zajęciach laboratoryjnych jednej z równoległych grup celem wyrównania zaległości.

Zasady zaliczania zajęć
W ramach laboratorium komputerowo-elektronicznego studenci pracując w dwuosobowych zespołach wykonują szereg ćwiczeń, które traktowane są jako niezbędne przygotowanie do wykonania projektu. Każde spotkanie w laboratorium rozpoczyna się od kartkówki.
Oceny z tej kartkówki uzupełnione o aktywność na zajęciach i/lub sprawność wykonywania ćwiczeń są podstawą do wystawienia oceny za część laboratoryjną.

Projekt oceniany jest w oparciu o procent zrealizowanych założeń projektowych i/lub ocenę niezawodności działania stworzonego urządzenia. Dodatkowo oceniany jest sposób zaprezentowania informacji technicznych zawartych w opracowanej dokumentacji.
Warunkiem uzyskania zaliczenia z projektu jest:
- pomyślna prezentacja działania układu,
- kod wykonanej aplikacji przekazany prowadzącemu,
- dokumentacja projektu.