Systemy wbudowane w układach sterowania

Nazwa przedmiotu:
Systemy wbudowane w układach sterowania
Embedded systems in control applications
Kierunek:
Kod przedmiotu:
B16
Mechatronika
Rodzaj przedmiotu:
Poziom przedmiotu:
obowiązkowy na kierunku
Mechatronika
I stopnia
Rok: III
Semestr: V
Rodzaj zajęć:
Wykład, laboratorium
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
1W, 1L
3 ECTS
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1. Uzyskanie wiedzy na temat podstaw użytkowania systemów wbudowanych.
C2. Poznanie obsługi wybranych zintegrowanych środowisk projektowych (IDE) i języków
programowania.
C3. Uzyskanie umiejętności samodzielnej realizacji aplikacji dla systemów wbudowanych.
C4. Uzyskanie umiejętności realizacji prostych aplikacji systemu sterowania, pracującego
w rygorze czasu rzeczywistego.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1. Student potrafi wyjaśnić podstawowe zagadnienia z zakresu elektroniki i techniki cyfrowej.
2. Student potrafi wykonywać działania matematyczne do rozwiązywania postawionych zadań.
3. Student potrafi korzystać z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji
technicznej.
4. Student potrafi pracować samodzielnie i w grupie.
5. Student potrafi prawidłowo interpretować i prezentować własne działania.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 – student identyfikuje oraz opisuje zagadnienia teoretyczne z architektury systemów
wbudowanych,
EK 2 – obsługuje wybrane zintegrowane środowiska projektowe (IDE)
EK 3 – tworzy, kompiluje oraz uruchamia kompletną aplikacje dla systemów wbudowanych,
EK 4 – wyszukuje i poprawia błędy w utworzonej aplikacji, wykorzystując symulator środowiska
zintegrowanego,
EK 5 – prawidłowo konfiguruje system przerwań mikrokontrolera do realizacji postawionego
zadania sterowania czasu rzeczywistego
EK 6 – opisuje i wyjaśnia sposób wykorzystywania urządzeń peryferyjnych mikrokontrolera
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
W 1 – Podstawowe pojęcia. Architektura i elementy składowe typowego systemu
mikroprocesorowego.
W 2 – Podstawowe informacje dotyczące programowania systemów wbudowanych.
Wykorzystanie zintegrowanego środowiska projektowego (IDE).
W 3 – Programowanie z wykorzystanie symulatora. Zapoznanie się z podstawowymi
rejestrami uniwersalnymi oraz specjalnymi mikrokontrolera. Testowanie podstawowych
instrukcji niskopoziomowych procesora.
W 4 – Podstawowe operacje arytmetyczne, rejestr statusowy oraz instrukcje skoków
warunkowych.
W 5 –Konstruowanie rozgałęzień programu oraz pętli programowych. Wyszukiwanie
błędów z wykorzystaniem symulatora środowiska zintegrowanego.
W 6 – Mapa pamięci mikrokontrolera. Stos, struktura i podstawowe operacje na stosie.
W 7 – Pojęcia symulacji, emulacji i testowania bezpośrednio w systemie rzeczywistym.
Pojęcia: programowania w systemie (ISP), programowania w aplikacji (IAP) oraz
debugowania w układzie (ICD) przy wykorzystaniu monitora systemu lub interfejsu JTAG.
W 8 – Programowanie aplikacji w języku wysokiego poziomu oraz w trybie mieszanym.
W 9 – Zagadnienia przetwarzania analogowo-cyfrowego. Przetwornik analogowo-cyfrowy.
W 10 – Jednostki czasowo-licznikowe (timery).
W 11,12 – System przerwań. Programowanie w rygorze czasu rzeczywistego.
W 13,14 – Projekt przykładowej aplikacji sterowania.
W 15 – Projekt przykładowej aplikacji z wykorzystaniem pozostałych urządzeń
peryferyjnych.
Razem godzin
Forma zajęć – LABORATORIUM
L 1 – Zaznajomienie się z obsługą oprogramowanie typu zintegrowane środowisko
projektowe (IDE), Keil uVision dla mikrokontrolerów. Uruchamianie przykładowych
projektów.
L 2 – Zapoznanie się z obsługa symulatora. Wgrywanie przykładowych programów do
rzeczywistego sterownika.
L 3 – Programowanie własnej aplikacji. Zapoznanie się z podstawowymi rejestrami
uniwersalnymi oraz specjalnymi mikrokontrolera. Testowanie podstawowych
instrukcji niskopoziomowych procesora.
L 4 – Testowanie podstawowych operacji arytmetycznych. Rejestr statusowy oraz
instrukcje skoków warunkowych.
L 5 – Konstruowanie rozgałęzień programu oraz pętli programowych. Wyszukiwanie
błędów z wykorzystaniem symulatora środowiska zintegrowanego.
L 6 – Mapa pamięci mikrokontrolera. Stos, struktura i podstawowe operacje na stosie.
L 7 – Uruchamianie pierwszej aplikacji w rzeczywistym systemie z mikrokontrolerem.
Testowanie aplikacji w systemie z wykorzystaniem programowego monitora
systemowego
L 8 – Programowanie aplikacji w języku wysokiego poziomu oraz w trybie mieszanym.
L 9 – Wykorzystanie przetwornika analogowe-cyfrowego.
L 10 – Wykorzystanie jednostki czasowo-licznikowej do realizacja podanego zadania.
L 11,12 – System przerwań. Programowanie w rygorze czasu rzeczywistego.
L 13,14 – Wykonanie kompletnej aplikacji sterowania w oparciu o podane załoŜenia.
L15 – Projekt przykładowej aplikacji z wykorzystaniem pozostałych urządzeń
peryferyjnych.
Razem godzin
Liczba
godzin
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
15
Liczba
godzin
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
15
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
2. – ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń
3. – sprzęt komputerowy oraz oprogramowanie komputerowe
4. – stanowiska laboratoryjne z mikrokontrolerami
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych
F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń
F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania
F4. – ocena aktywności podczas zajęć
P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - zaliczenie wykładu
*) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych,
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
15W 15L → 30h
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
15 h
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych
7.5 h
Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
(czas poza zajęciami laboratoryjnymi)
7.5 h
Konsultacje
5h
Przygotowanie do zadania sprawdzającego
10 h
Suma
75 h
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach
wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o
charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i
projektowych
3 ECTS
1.4 ECTS
1.2 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Pełka R.: „Mikrokontrolery – architektura, programowanie, zastosowania” WKŁ, Warszawa
2000,
2. Wayne Wolf: “Computers as Components: Principles of Embedded Computing System
3.
4.
5.
Design” Morgan & Kaufman 2000,
Stephen A. Edwards: “Languages for Digital Embedded Systems” Kluver, 2000,
Marwedel P.: “Embedded System Design” Kluwer Academic Publishers, Boston 2003.
Lesiak Piotr, Świsulski Dariusz, "Komputerowa technika pomiarowa w przykładach", Agenda
3
Wydawnicza PAK
6. Starecki T., Mikrokontrolery jednoukładowe rodziny 51, Nozami, 1996
7. Starecki T., Mikrokontrolery 8051 w praktyce, BTC, 2002
8. Gałka P., Gałka P., Podstawy programowania mikrokontrolera 8051
9. Dokumentacja zintegrowanego środowiska projektowego Keil uVision
10. Dokumentacje firmowe (ang. data sheets) producentów procesorów
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. dr inż. Andrzej Przybył [email protected]
2. dr inż. Jerzy Jelonkiewicz, [email protected]
MATRYCA REALIZACJI I WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
Cele
przedmiotu
Treści programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób
oceny
EK1, 6
EK2-4
EK5
K_W25_B15
K_U25_B15
K_U25_B15
C1
C2, C3
C4
W1-4, L1
W1-10, L1-12
W10-15, L10-15
1
1-4
1-4
P2
F3, F4
F3, F4, P1
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
Efekty
kształcenia
EK1, EK6
Student identyfikuje
oraz opisuje
zagadnienia
teoretyczne
z architektury
systemów
wbudowanych,
opisuje i wyjaśnia
sposób
wykorzystywania
urządzeń
peryferyjnych
mikrokontrolera
Na ocenę 2
student nie
identyfikuje
zagadnień
teoretycznych, nie
opisuje, nie wyjaśnia
sposobów
wykorzystywania
urządzeń
peryferyjnych
mikrokontrolera
Na ocenę 3
wskazuje
podstawowe cechy
systemów
wbudowanych
stosowanych
w zagadnieniach
sterowania
systemów
Na ocenę 4
wskazuje metody
oraz szacuje
podstawowe
wymagania
i parametry
systemów
sterowania w
odniesieniu do
systemów
wbudowanych
Na ocenę 5
W pełni realizuje
wskazane efekty,
samodzielnie
zdobywa i poszerza
wiedzę przy użyciu
różnych źródeł
4
EK2-5
obsługuje wybrane
zintegrowane
środowiska
projektowe (IDE),
tworzy, kompiluje
oraz uruchamia
kompletną aplikacje
dla systemów
wbudowanych,
wyszukuje i poprawia
błędy w utworzonej
aplikacji,
wykorzystując
symulator
środowiska
zintegrowanego,
prawidłowo
konfiguruje system
przerwań
mikrokontrolera do
realizacji
postawionego celu.
nie obsługuje
wymaganego
środowiska IDE, nie
tworzy działającej
aplikacji
W sposób
dostateczny
obsługuje
środowisko IDE oraz
tworzy, kompiluje
i uruchomia aplikację
systemu
wbudowanego, ale
nie potrafi dokonać
szczegółowej analizy
zastosowanych
rozwiązań
poprawnie tworzy,
kompiluje
i uruchamia
funkcjonalną
aplikację dla systemu
wbudowanego,
samodzielnie
rozwiązuje problemy
wynikające w trakcie
realizacji ćwiczeń
dokonuje wyboru
właściwego
rozwiązania, określa
wymagania oraz
projektuje
funkcjonalną
aplikację,
samodzielnie
poszerza zdobyta
wiedzę
Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane
do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia w stopniu odpowiadającym ocenie wyższej.
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Mechatronika wraz z:
- programem studiów,
- prezentacjami do zajęć,
- instrukcjami do ćwiczeń laboratoryjnych,
- harmonogramem odbywania zajęć
dostępne są na stronie Internetowej Instytutu Inteligentnych Systemów Informatycznych:
www.iisi.pcz.pl
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z danego
przedmiotu.
5