Systemy wbudowane - Politechnika Gdańska

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
PIERWSZEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu Systemy wbudowane
Skrót:
Semestry:
Punkty ECTS:
VI
Rodzaj przedmiotu:
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr VI
15
Strumień/profil:
chemia w medycynie
kierunkowy w strumieniu IWM
Ćwiczenia
Laboratorium
15
elektronika w medycynie
X
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Adam
E-mail: [email protected]
Projekt
Seminarium
fizyka w medycynie
Nazwisko:
Telefon:
SW
3
Łącznie
30
informatyka w medycynie
Bujnowski
583471684
Lokal:
105 WETI
Cele przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z budową i zasadami projektowania systemów wbudowanych. W sposób
szczególny pokazana zostanie specyfika projektowania i uruchamiania systemów wbudowanych w aparaturze medycznej.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
- umiejętności projektowania systemów wbudowanych,
- doboru komponentów i narzedzi projektowych w zależności od wymagań ,
- znajomości podstawowych językw programowania stosowanych w systemach wbudowanych,
- umiejętnosci testowania zaprojektowanych urządzeń,
- umiejętności korzystania z systemów debugowania kodu – zarówno sprzętowych jak i programowych,
- znajomości specyfiki projektowania interfejsu użytkownika w systemach wbudowanych,
- znajomości i stosowania podstawowych technik zwiększających niezawodność urządzeń z sterownikami wbudowanymi,
- znajomość i umiejętność stosowania wybranych systemów operacyjnych dedykowanych do systemów wbudowanych.
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8
9
Pojęcie systemu wbudowanego. Rodzaje systemów
wbudowanych. Podział ze względu na wielkość systemu.
Wymagania stawiane systemom wbudowanym. Typowe
architektury systemów wbudowanych.
Systemy operacyjne dla urządzeń wbudowanych.
Systemy czasu rzeczywistego.
Przegląd platform sprzętowych dedykowanych do
urządzeń wbudowanych
Procesory i mikrokontrolery w systemach wbudowanych,
specyfika i przegląd rozwiązań.
Procesory z rodziny x86. Rodzina ARM7 i ARM9
Power PC i ColdFire. Rodzina MIPS
Sposoby zwiększenia niezawodności systemów
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
X
1
X
1
X
1
X
1
X
0,5
X
0,5
X
1
X
1
X
1
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
10
11
12
13
14
15
16
wbudowanych
Architektury równoległe i redundantne.
Specyfika tworzenia aplikacji dla systemów
wbudowanych.
Tworzenie aplikacji dla Windows CE i Linux
Zasilanie urządzeń w systemach wbudowanych. Mobilne
systemy wbudowane.
Testowanie urządzeń wbudowanych – debugery
sprzętowe i programowe.
Specyfika interfejsów w systemach wbudowanych.
Wsparcie dla technologii uniwersalnych w systemach
wbudowanych.
Zastosowania systemów wbudowanych w medycynie i
służbie zdrowia.
1
X
1
X
X
1
X
1
X
1
X
1
1
X
Razem: 15
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
Lp.
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
umiejętności
D
E
Systemy operacyjne w urządzeniach wbudowanych – instalacja,
konfiguracja, uruchamianie aplikacji.
Tworzenie aplikacji na platformę RTLinux.
Realizacja intergejsu użytkownika w oparciu o panel dotykowy
Akwizycja danych medycznych w oparciu o mobilne urządzenia
przenośne (PDA)
Realizacja prostego systemu akwizycji danycxh z wykorzystaniem
rozproszonych technologii bazodanowych na przykładzie
elektronicznej karty pacjenta w formie karty chipowej.
Liczba
godzin
X
3
X
X
X
3
3
3
X
3
Razem: 15
Próg zaliczenia:
Semestr: VI
z wykładu
31/60
z ćwiczeń
Warunki zaliczenia przedmiotu
z laboratorium z projektu
20/40
z seminarium
Z CAŁOŚCI
51/100
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr VI)
Id
Termin
1
Sesja
egzaminacyjna
Punkty
60
Zakres
Egzamin z przedmiotu
Razem: 60
Laboratorium (semestr VI)
Id
Termin
Punkty
1
Ćwiczenie 1
8
2
Ćwiczenie 2
8
3
Ćwiczenie 3
8
4
Ćwiczenie 4
8
5
Ćwiczenie 5
8
Razem: 40
Zakres
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 1
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 2
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 3
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 4
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 5
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia:
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Przedmiot kończy się egzaminem, którego zaliczenie wymaga zebrania ponad 50% punktów. Wcześniej wymagane jest
zaliczenie laboratorium. Ocena końcowa wyliczana jest na podstawie łącznej sumy gromadzonych punktów (przy zaliczeniu
obu części).
Lp.
1.
Przedmiot
Technologie
informacyjne
2.
Metody i techniki
programowania
3.
Bazy danych
4
Układy
elektroniczne
Mikroporcesory i
mikrokontrolery
5
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
1. Uruchamianie aplikacji
1.1. Uruchamianie aplikacji z linii poleceń (terminal)
1.2. Uruchamianie aplikacji z poziomu interfejsu graficznego systemu operacyjnego
2. Konfiguracja komputera
2.1. Instalowanie oprogramowania
2.2. Ustawianie zmiennych środowiska
1. Budowa programu w programowaniu strukturalnym
1.1. Zmienne, typy danych, funkcje
1.2. Instrukcje sterujące
1.3. Kompilacja i wykonywanie programów
1.4. Podstawowe struktury danych
1.5. Umiejętność przejścia od pomysły, przez algorytm do programu
2. Budowa programu w programowaniu obiektowym
2.1. Projektowanie i zapis klas
2.2. Tworzenie i wykorzystywanie obiektów
2.3. Elementy paradygmatu obiektowego (abstrakcja, hermetyzacja, dziedziczenie,
polimorfizm)
2.4. Wykorzystywanie bibliotek klas
1. Modele danych.
1.1. Model hierarchiczny, podstawy.
1.2. Model relacyjny, podstawy.
1.4. Model obiektowy, podstawy.
2. Projektowanie baz danych.
2.1. Diagramy związków encji.
2.2. Diagramy relacyjne.
2.3. Normalizacja bazy relacyjnej.
3. Model relacyjny.
3.1. Tabele, pola, typy danych, klucze, związki, algebra relacji.
3.2. SQL – DDL, DML.
Prawo Ohma, Prawa Kirchhoffa, Układy zasilania urządzeń elektronicznych,
Metody dydaktyczne:
Wykład prowadzony będzie z wykorzystaniem projektora, za pomocą którego, nauczyciel zaprezentuje slajdy, ukazujące
treści przedmiotu. Ważniejsze problemy ilustrowane będą pokazami. Część wykładów (około 30%) zostanie zrealizowana z
wykorzystaniem metod i technik edukacji na odległość. Edukacja na odległość prowadzona będzie poprzez interaktywny
materiał dydaktyczny w połączeniu ze śledzeniem jego przyswajania przez studentów. Jednocześnie wykładowca będzie do
dyspozycji studentów w ramach forum tematycznego, jak również poprzez komunikator (chat). Wraz ze studentami
tworzyć będzie wirtualną grupę roboczą. Studenci po przejściu procesu interaktywnej edukacji (przedstawianie
interaktywnego materiału i testów) powinni wziąć udział w dyskusjach tematycznych prowadzonych w ramach forum jak i
komunikatora (przebieg dyskusji widoczny przez wszystkich członków grupy). Nauczyciel jest zobowiązany poświęcić i
udokumentować czas spędzony na prowadzeniu edukacji na odległość (w wymiarze co najmniej równym liczbie godzin
poświęconym na realizację danych treści wykładu w formie tradycyjnej).
Praktyczną ilustracją materiału przedstawianego w czasie wykładów są zajęcia laboratoryjne. Każdy student będzie miał do
dyspozycji komputer, na którym zainstaluje oprogramowanie wskazane przez prowadzącego laboratorium. Następnie
realizował będzie, zgodnie z ustalonymi terminami spotkań, kolejne ćwiczenia laboratoryjne. Do każdego ćwiczenia
laboratoryjnego udostępniona zostanie (na platformie edukacji na odległość) szczegółowa instrukcja z przykładami. Po
zapoznaniu się z instrukcją student wykona w sali laboratoryjnej kolejne zadania danego ćwiczenia (pod opieką i z pomocą
prowadzącego). Ocenie podlegać będzie przygotowanie studenta do zajęć i realizacja zadań wyznaczonych do
samodzielnego wykonania w czasie ćwiczenia. Zajęcia laboratoryjne rozpoczną się w drugim tygodniu wykładów.
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Wykaz literatury podstawowej:
1. Skrypt z materiałami do przedmiotu „Systemy wbudowane”
2. Materiały do przedmiotu opracowane w formie edukacji na odległość, dostęp: http://uno.biomed.gda.pl
3. Michael Barr. "Embedded Systems Glossary". Netrino Technical Library.
http://www.netrino.com/Embedded-Systems/Glossary. Retrieved on 2007-04-21.
4.
5.
Embedded.com - Under the Hood: Robot Guitar embeds autotuning
http://www.usenix.org/publications/login/2007-12/pdfs/heiser.pdf Is Your System Secure?
6
7
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. Noty katalogowe wybranych procesorów firm Intel, Freescale, Microchip, Atmel
2. John Catsoulis, Designing Embedded Hardware, O'Reilly, May 2005, ISBN 0-596-00755-8.
3.
Anoop MS, Security needs in embedded systems, Tata Elxsi, India, May 2008.
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.