Systemy czasu rzeczywistego w automatyce i robotyce

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W GŁOGOWIE
SYLABUS/KARTA PRZEDMIOTU
1. NAZWA PRZEDMIOTU
Systemy czasu rzeczywistego w automatyce i robotyce
2. NAZWA JEDNOSTKI PROWADZĄCEJ PRZEDMIOT
Instytut Politechniczny
3. STUDIA
kierunek
stopień
Tryb
język
status przedmiotu
AiR
I
Stacjonarne/Niestacjonarne
Polski
Obieralny
4. CEL PRZEDMIOTU
− nabycie umiejętności i kompetencji w zakresie projektowania systemów czasu rzeczywistego
− nabycie zaawansowanej wiedzy dotyczącej mechanizmów synchronizacji niskiego i wysokiego
poziomu
zadań w systemach czasu rzeczywistego
znajomość metod szeregowania zadań w systemach czasu rzeczywistego
5. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I KOMPETENCJI
A. Programowanie strukturalne, programowanie obiektowe
B. Systemy sterowania i monitorowania procesów przemysłowych
6. EFEKTY KSZTAŁCENIA
A. Wiedza
37_W15
ma podstawową wiedzę odnośnie projektowania systemów czasu rzeczywistego
37_W05
ma podstawową wiedzę odnośnie programowania w języku Ada 2005
37_W05
ma podstawową wiedzę dotyczącą synchronizacji i komunikacji w systemach czasu
rzeczywistego oraz metod szeregowania zadań opartych na statycznym i dynamicznym
priorytetowaniu zadań (EDF, Roud-Robin, Fixed Priority itp. )
B. Umiejętności
37_U02
37_U05
37_U18
potrafi projektować proste systemy czasu rzeczywistego.
potrafi zaprojektować i zaimplementować reguły synchronizacji zadań w systemach czasu
rzeczywistego
potrafi zastosować metody szeregowania zadań uwzględniające ograniczenia czasowe nalożone na
działanie systemu czasu rzeczywistego
C. Kompetencje
1
7. TREŚCI PROGRAMOWE – STUDIA STACJONARNE
Wykład
liczba
Ćwiczenia
liczba
godzin
godzin
W1 – Omówienie struktury
wykładu.
1
Ć1- …
W2 – Systemy czasu
rzeczywistego RTS.
Omówienie metod
projektowania RTS. Systemy
operacyjne dla systemów RealTime – RT-Linux.
W3 – Podstawowe problemy
programowania systemów
czasu rzeczywistego: blokada,
zagłodzenie, priorytetowanie
zadań, problem inwersji
priorytetów, wymagania
czasowe.
W4 – Środowiska
programistyczne dedykowane
dla systemów czasu
rzeczywistego – ADA2005:
model zadaniowy.
5
Ć2- …
4
Ć3- …
2
Ć4- …
W5 – Mechanizmy
synchronizacji i komunikacji,
podstawowe i zaawansowane
procedury synchronizacji
zadań.
W6 - Przykłady zastosowań
systemów czasu rzeczywistego
w automatyce i robotyce.
7
Ć5- …
4
Ćn- …
W7 – Sterowniki przemysłowe.
Wybór struktury programu i
wytyczne do tworzenia
czasowo optymalnego
oprogramowania.
W78– Metody przesyłania
danych pomiędzy sterownikami
oraz do warstw wyższych:
bezpośrednie łączenie,
wykorzystujące wspólne
obszary pamięci oraz sieci
przemysłowe: informacyjne
(Ethernet), sterownikowe,
osprzętowe (Profibus DP,
DeviceNet, ASI).
4
3
laboratorium
L1 - Wprowadzenie,
określenie warunków
zaliczenia, przekazanie
spisu literatury i materiałów
dydaktycznych.
L2 - Projektowanie
uwzględniające
ograniczenia czasowe
synchronicznych i
asynchronicznych systemów
czasu rzeczywistego
L3 – Wprowadzenie do Ada
2005 - kreacja, aktywacja,
wykonywanie, finalizacja i
likwidacja. Tworzenie i
obsługa zadań zależnych.
liczba
godzin
1
2
2
L4 – Zastosowanie
mechanizmów
synchronizacji zadań:
synchronicznych
(mechanizm spotkań,
dozory) i asynchroniczne
(mechanizm obiektu
chronionego, semafory,
monitory) – problem
wzajemnego wykluczania
L5 – Implementacja
problemów synchronizacji
zadań.
3
L6 – Implementacja
priorytetów zadań:
priorytety bazowe,
priorytety dynamiczne,
metody szeregowania zadań
w systemach czasu
rzeczywistego np. EDF
L6– Wykorzystanie metody
przesyłania danych
pomiędzy sterownikami w
kontekście synchronizacji
pracy sterowników.
L7– Ocena wiedzy i
zaliczenie przedmiotu
2
2
2
1
2
SUMA GODZIN
30
SUMA GODZIN
15
TREŚCI PROGRAMOWE – STUDIA NIESTACJONARNE
Wykład
liczba
Projekt
liczba
godzin
godzin
W1 – Omówienie struktury
wykładu.
1
W2 – Systemy czasu
rzeczywistego RTS.
Omówienie metod
projektowania RTS. Systemy
operacyjne dla systemów RealTime – RT-Linux.
1
W3 – Podstawowe problemy
programowania systemów
czasu rzeczywistego: blokada,
zagłodzenie, priorytetowanie
zadań, problem inwersji
priorytetów, wymagania
czasowe.
W4 – Środowiska
programistyczne dedykowane
dla systemów czasu
rzeczywistego – ADA2005:
model zadaniowy.
4
W5 – Mechanizmy
synchronizacji i komunikacji,
podstawowe i zaawansowane
procedury synchronizacji
zadań. Przykłady zastosowań
systemów czasu rzeczywistego
w automatyce i robotyce.
W6 - Sterowniki przemysłowe.
Wybór struktury programu i
wytyczne do tworzenia
czasowo optymalnego
oprogramowania.
4
W7 – Metody przesyłania
danych pomiędzy sterownikami
oraz do warstw wyższych:
bezpośrednie łączenie,
wykorzystujące wspólne
obszary pamięci oraz sieci
przemysłowe: informacyjne
(Ethernet), sterownikowe,
osprzętowe (Profibus DP,
DeviceNet, ASI).
3
2
3
SUMA GODZIN
Laboratorium
L1 - Wprowadzenie,
określenie warunków
zaliczenia, przekazanie
spisu literatury i materiałów
dydaktycznych.
L2 - Projektowanie
uwzględniające
ograniczenia czasowe
synchronicznych i
asynchronicznych
systemów czasu
rzeczywistego
L3 – Wprowadzenie do Ada
2005 - kreacja, aktywacja,
wykonywanie, finalizacja i
likwidacja. Tworzenie i
obsługa zadań zależnych.
30
liczba
godzin
1
1
1
L4 – Zastosowanie
mechanizmów
synchronizacji zadań:
synchronicznych
(mechanizm spotkań,
dozory) i asynchroniczne
(mechanizm obiektu
chronionego, semafory,
monitory) – problem
wzajemnego wykluczania
L5 – Implementacja
problemów synchronizacji
zadań.
2
L6 – Implementacja
priorytetów zadań:
priorytety bazowe,
priorytety dynamiczne,
metody szeregowania zadań
w systemach czasu
rzeczywistego np. EDF
L7– Ocena wiedzy i
zaliczenie przedmiotu
2
1
1
3
SUMA GODZIN
18
SUMA GODZIN
9
SUMA GODZIN
9
8. NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
Środki dydaktyczne: projektory multimedialne, tablice dydaktyczne, komputery
Oprogramowanie: kompilator ADA 2005, system operacyjny RT-Linux, symulator sieci Petriego
9. SPOSÓB ZALICZENIA
Wykład
ćwiczenia
Egzamin
Laboratorium
Zaliczenie na ocenę
10. FORMY ZALICZENIA
wykład
ćwiczenia
Laboratorium
Zaliczenie pisemne
-
Pisemne sprawdziany na początku
każdego z laboratorium (z wyjątkiem
pierwszego)
ćwiczenia
Laboratorium
11. SPOSOBY OCENY
Wykład
Egzamin
obejmuje
treści
prezentowane na wykładzie. Do
zaliczenia wymagane jest uzyskanie
60% maksymalnej liczby punktów.
Zaliczenie wszystkich sprawdzianów
12. OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny
kontaktowe
z
nauczycielem
Przygotowanie się do laboratorium
Przygotowanie się do zajęć
SUMARYCZNA LICZBA
PUNKTOW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności
Stacjonarne
Niestacjonarne
45
27
60
60
100
100
8
13. WYKAZ LITERATURY
A. Literatura wymagana
1. Burns A. , Wellings A. Concurrent and Real-Time Programming in ADA 2005, USA by
Cambridge
University Press, New York, 2007
2. Lal K., RTLinux. System czasu rzeczywistego, Helion, 2003
B. Literatura uzupełniająca
1. Szmuc T. Szpyrka M. ,Metody formalne w inżynierii oprogramowania systemów czasu
rzeczywistego., WNT, Warszawa, 2010
4
14. PROWADZĄCY PRZEDMIOT
OSOBA ODPOWIEDZIALNA ZA PRZEDMIOT: Prof. nz. dr hab. inż. Marcin Witczak
Wykład
1 Imię i nazwisko
Ćwiczenia
Laboratorium
Paweł Majdzik
Paweł Majdzik
Tytuł/stopień naukowy
Dr inż.
Dr inż.
Instytut
Politechniczny
Politechniczny
Kontakt e-mail
[email protected]
[email protected]
5