Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Programowanie systemów wbudowanych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
HNKT-1-409-s
Wydział:
Humanistyczny
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Nowoczesne technologie w kryminalistyce
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Russek Paweł (russek@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł wprowadza studentów w podstawowe zagadnienia związane z architekturą i programowaniem współczesnych mikrokontrolerów i wbudowanych układów mikroprocesorowych

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Ma wiedzę w zakresie zasad działania mikroprocesorów i mikrokontrolerów; ma podstawową wiedzę w zakresie architektury procesorów, zna metody programowania systemów mikroprocesorowych na poziomie sprzętowym; NKT1A_W03 Aktywność na zajęciach
M_W002 Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie metodyki i technik programowania mikroprocesorowych systemów wbudowanych; zna zasady doboru języka programowania do rozwiązywania problemów w zakresie oprogramowania mikroprocesorowego sytemu wbudowanego ; rozumie metody specyfikowania podstawowych wymagań w zakresie oprogramowania systemów mikroprocesorowych; NKT1A_W05 Aktywność na zajęciach
M_W003 Potrafi projektować systemy wbudowane na bazie mikrokontrolera z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych, wspierajacych proces wnioskowania w kryminalistyce, przy wykorzystaniu właściwych metod, technik i narzędzi, NKT1A_U07 Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi sformułować algorytm dla systemu z mikrokontrolerem, posługuje się językami programowania dla mikrokontrolerów oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania prostych programów dla mikrokontrolera NKT1A_U05 Aktywność na zajęciach
M_U002 Potrafi pozyskiwać informacje nt. budowy i programowania mikrokontrolera z literatury, internetu, kart katalogowych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie; NKT1A_U06 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie fakt ciągłego rozwoju technologii półprzewodnikowej mikroprocesorowej oraz dostrzega potrzebę i zna metody dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych w tym zakresie NKT1A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Potrafi myśleć i działać w sposób pozwalający na realizację postawionego celu projektowego NKT1A_K03 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 20 0 18 10 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Ma wiedzę w zakresie zasad działania mikroprocesorów i mikrokontrolerów; ma podstawową wiedzę w zakresie architektury procesorów, zna metody programowania systemów mikroprocesorowych na poziomie sprzętowym; + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie metodyki i technik programowania mikroprocesorowych systemów wbudowanych; zna zasady doboru języka programowania do rozwiązywania problemów w zakresie oprogramowania mikroprocesorowego sytemu wbudowanego ; rozumie metody specyfikowania podstawowych wymagań w zakresie oprogramowania systemów mikroprocesorowych; + - - - - - - - - - -
M_W003 Potrafi projektować systemy wbudowane na bazie mikrokontrolera z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych i ekonomicznych, wspierajacych proces wnioskowania w kryminalistyce, przy wykorzystaniu właściwych metod, technik i narzędzi, + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi sformułować algorytm dla systemu z mikrokontrolerem, posługuje się językami programowania dla mikrokontrolerów oraz odpowiednimi narzędziami informatycznymi do opracowania prostych programów dla mikrokontrolera - - + + - - - - - - -
M_U002 Potrafi pozyskiwać informacje nt. budowy i programowania mikrokontrolera z literatury, internetu, kart katalogowych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie; - - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie fakt ciągłego rozwoju technologii półprzewodnikowej mikroprocesorowej oraz dostrzega potrzebę i zna metody dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych w tym zakresie + - - + - - - - - - -
M_K002 Potrafi myśleć i działać w sposób pozwalający na realizację postawionego celu projektowego - - + + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 84 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 godz
Przygotowanie do zajęć 7 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (20h):
  1. Wprowadzenie

    a. Elektroniczne układy cyfrowe.
    b. Cyfrowa reprezentacja liczb.
    c. Pamięci półprzewodnikowe.

  2. Programowanie mikrokontrolerów w języku C

    a. Zmienne i operatory podstawowe.
    b. Wyrażenia warunkowe i pętle.
    c. Funkcje.

  3. Cyfrowe we/wy

    a. Sterowanie diodami LED i przyciskami.
    b. Wyświetlacz 7 segmentowy.
    c. PWM – sterowanie prędkością silnika.

  4. Analogowe we/wy

    a. Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe.
    b. Odczyt analogowych sensorów.

  5. Liczniki, układy czasowe i przerwania

    a. Odmierzanie czasu.
    b. Zliczanie zdarzeń.
    c. Programowanie przerwań.

  6. Interfejsy komunikacji szeregowej

    a. Rejestry szeregowe i równoległe.
    b. Komunikacja UART lub SPI.

  7. Wybrane interfejsy człowiek-maszyna

    a. Klawiatura matrycowa.
    b. Wyświetlacz LCD.
    c. Generator dźwięku.

  8. Budowa i zasada działania mikrokontrolera

    a. Jednostka centralna i rejestry.
    b. Magistrale.
    c. Pamięć programu i danych.
    d. Układy peryferyjne.

Ćwiczenia laboratoryjne (18h):
  1. Środowisko programowania mikrokontrolera

    Podczas zajęć student pozna budowę i zasadę działania układu rozwojowego do uruchamiania programów na mikrokontrolerze oraz zapozna się ze środowiskiem do programowania mikrokontrolerów na komputerze PC.
    Podczas zajęć zostanie uruchomiony pierwszy program tzw. “Hello World !!!”.

  2. Sterowanie diodami LED i kontrola przycisków

    Podczas zajęć studenci przeprowadzą szereg ćwiczeń które pozwolą na poznanie zasad programowania układów cyfrowych we/wy i ich wykorzystania do obsługi przycisków oraz diod LED.

  3. Obsługa klawiatury i wyświetlacza

    Zajęcia mają na celu wykorzystanie wiedzy nt. działania cyfrowych układów we/wy i przygotowanie przez studenta procedur obsługi wyświetlacza 7-segmentowego i klawiatury matrycowej. Elementy te zostaną wykorzystane w dalszym toku ćwiczeń.

  4. Odczyt sensora

    Podczas zajęć studenci nauczą się obsługo analogowych układów we/wy. Układy zostaną wykorzystanie do obsługi prostych czujników (np. temperatury) z wyjściem analogowym.

  5. Sterowanie silnikiem

    Zajęcia pozwolą na zapoznanie się studentów z techniką PWM (ang. Pulse-Width-Modulation). Zdobyta wiedza zostanie wykorzystana do przygotowania aplikacji sterującej prędkością obrotową silnika elektrycznego lub sterowania serwomechanizmem modelarskim.

  6. Kontrola czasu i liczby zdarzeń

    Zajęcia posłużą poznaniu praktycznych aspektów wykorzystania układów czasowych i licznikowych mikrokontrolerów. Zademonstrowane zostaną aplikacje zliczające czas i zdarzenia bazujące na licznikach i przerwaniach.

  7. Obsługa wyświetlacza LCD

    Bazując na budowie i zasadzie działania szeregowego interfejsu komunikacyjnego (np. SPI) zademonstrowana będzie współpraca mikrokontrolera z inteligentnym wyświetlaczem alfanumerycznym LCD.

Ćwiczenia projektowe (10h):
Projekt prostego sytemu wbudoanego
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Ćwiczenia projektowe: Nie określono
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład:
– Obecność obowiązkowa: Nie
– Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.

Ćwiczenia laboratoryjne:
– Obecność obowiązkowa: Tak
– Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
- Zespoły dwuosobowe wykonują samodzielnie projekt systemu mikroprocesorowego wg. tematu i specyfikacji uzgodnionej z prowadzącym.
Zaliczenie laboratorium jest możliwe po zaliczeniu wszystkich ćwiczeń i samodzielnego projektu.
.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Nie określono
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa uwzględnia aktywność studenta podczas wykładów oraz ocenę uzyskaną podczas zajęć laboratoryjnych.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student może odrobić zaległe zajęcia w terminie uzgodnionym z prowadzącym o ile istnieją do tego odpowiednie warunki organizacyjne.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Student zaliczył moduł “Technika cyfrowa”

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Strony internetowe firmy Microchip www.microchip.com
2. R. Baranowski: Mikrokontrolery AVR ATmega w praktyce
3. M.A. Mazidi, S. Naimi. AVR Microcontroller and Embedded Systems: Using Assembly and C
4. W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion, Gliwice 1994
5. Z. Hajduk: Mikrokontrolery w systemach zdalnego sterowania, BTC, Warszawa 2005

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Karbownik, Przemysław, Paweł Russek, and Kazimierz Wiatr. “Weak RSA Keys Discovery on GPGPU.” International Journal of Electronics and Telecommunications (2019).
2. Russek P., et al. A custom co-processor for the discovery of low autocorrelation binary sequences. Measurement Automation Monitoring, 2016, 62.
3. Russek, P., & Wiatr, K. (2013, September). The regular expression matching algorithm for the energy efficient reconfigurable SoC. In International Conference on Parallel Processing and Applied Mathematics (pp. 545-556). Springer, Berlin, Heidelberg.

Informacje dodatkowe:

Brak