Programowanie systemów wbudowanych

Nazwa przedmiotu:
PROGRAMOWANIE SYSTEMÓW WBUDOWANYCH
EMBEDDED SYSTEMS PROGRAMMING
Kierunek:
Kod przedmiotu:
Mechatronika
Rodzaj przedmiotu:
Poziom przedmiotu:
obowiązkowy w ramach treści
specjalności: systemy sterowania
II stopnia
C02
Rok: I
Semestr: II
Rodzaj zajęd:
Liczba godzin/tydzieo:
Liczba punktów:
wykład, laboratorium
1W, 2L
3 ECTS
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1. Zapoznanie studentów z problematyką zaawansowanego programowania 8 i 32 bitowych
systemów wbudowanych poprzez realizację złożonych aplikacji wykorzystujących możliwości
sprzętowe i programowe elementów peryferyjnych.
C2. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności projektowania, programowania,
uruchamiania, testowania i usuwania błędów rozbudowanych aplikacji realizowanych w
systemach wbudowanych.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1. Wiedza z zakresu matematyki, techniki cyfrowej i podstaw programowania.
2. Umiejętnośd wykonywania działao matematycznych do rozwiązywania postawionych zadao
związanych doborem parametrów pracy oprogramowywanych elementów peryferyjnych
mikrokontrolerów.
3. Umiejętnośd korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji
technicznej.
4. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie.
5. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działao.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 – Identyfikuje i wyjaśnia podstawowe zagadnienia z zakresu programowania systemów
wbudowanych,
EK 2 – potrafi wymienid i opisad środowiska programistyczne i oraz w jaki sposób z nich
skorzystad, by przygotowad i uruchomid aplikację,
EK 3 – potrafi wymienid i opisad wybrane mikrokontrolery pod względem sprzętowym i
programowym,
EK 4 – potrafi zaprojektowad układ logiczny programu, który będzie realizował zadania wybranej
aplikacji,
EK 5 – potrafi wykorzystad środowisko programistyczne do napisania, skompilowania,
uruchomienia, testowania w celu detekcji i eliminacji błędów,
EK 6 – potrafi dokonad doboru mikrokontrolera do określonej aplikacji z uwzględnieniem zestawu
jego elementów peryferyjnych i parametrów ich pracy dla bieżących i przyszłych potrzeb
aplikacji,
EK 7 – potrafi przygotowad sprawozdanie z przebiegu realizacji dwiczeo.
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęd – WYKŁADY
W 1 – Wprowadzenie do programowania systemów wbudowanych. Omówienie zakresu
przedstawianej problematyki.
W 2 – Pamięd w systemach wbudowanych. Architektura pamięci.
W 3 – Wpływ oprogramowania na projektowanie sprzętu. Migracja oprogramowania do
nowej architektury procesora.
W 4 – Dobór CPU do wymagao aplikacji.
W 5 – Powstające technologie do rozwoju oprogramowania dla systemów
wbudowanych.
W 6 – Wybór środowiska programistycznego. Eclipse jako praktyczna opcja otwartego
środowiska programistycznego.
W 7 – Aspekty programowania w C i C++.
W 8 – Systemy czasu rzeczywistego.
W 9 – Systemy operacyjne czasu rzeczywistego.
W 10 – Praca sieciowa systemów wbudowanych.
W 11 – Logika programowalna w systemach wbudowanych.
W 12 – Programowanie dla nietypowych układów pamięci.
W 13 – Auto-testowanie w systemach wbudowanych.
W 14 – Elementy interfejsu użytkownika w systemach wbudowanych.
W 15 – Przykłady aplikacji.
Forma zajęd – LABORATORIUM
L 1 – Omówienie zadao projektowych dla systemu 8-bitowego. Środowisko µVision.
L 2 – Przykłady procedur.
L 3 – Realizacja zawansowanych funkcji pomiarowych przy pomocy timer-ów.
L 4 – Generacja przebiegu z MSI.
L 5 – Projekt dla systemu 8-bitowego. Wybór aplikacji, określenie założeo projektowych.
L 6 – Realizacja projektu.
L 7 – Testowanie aplikacji. Dyskusja uzyskanych efektów działania aplikacji.
L 8 – Omówienie zadao projektowych dla systemu 32-bitowego. Środowisko Eclipse.
L 9 – Obsługa portów równoległych dla mikrokontrolera 32-bitowego.
L 10 – Układ USART i system przerwao.
L 11 – Obsługa graficznego wyświetlacza LCD przez port SPI.
L 12 – Obsługa portu USB.
L 13 – Projekt dla systemu 32-bitowego. Określenie założeo projektowych.
L 14 – Realizacja projektu.
L 15 – Testowanie aplikacji. Dyskusja uzyskanych efektów działania aplikacji.
Liczba
godzin
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Liczba
godzin
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
2. – dwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdao z realizacji przebiegu dwiczeo
3. – przykładowe programy
4. – instrukcje do wykonania dwiczeo laboratoryjnych
5. – środowiska programistyczne do realizacji programu dwiczeo
6. – urządzenia zewnętrzne takie jak: zasilacze, generatory, oscyloskopy – pomocne w realizacji
niektórych zadao
2
7. – stanowiska do dwiczeo wyposażone w płytki ewaluacyjne zawierające mikrokontrolery i
zewnętrzne elementy wykorzystywane do realizacji programu dwiczeo
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena przygotowania do dwiczeo laboratoryjnych
F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania dwiczeo
F3. – ocena sprawozdao z realizacji dwiczeo objętych programem nauczania
F4. – ocena aktywności podczas zajęd
P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu – zaliczenie wykładu
(lub egzamin)
*) 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 30L  45 h
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
2.5 h
Przygotowanie do dwiczeo laboratoryjnych
10 h
Wykonanie sprawozdao z realizacji dwiczeo laboratoryjnych
10 h
(czas poza zajęciami laboratoryjnymi)
Udział w konsultacjach
5h
Przygotowanie do testu z wykładu
Suma
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 zajęd o
charakterze praktycznym, w tym zajęd laboratoryjnych i
projektowych
2.5 h

75 h
3 ECTS
2 ECTS
2 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Pełka R.: „Mikrokontrolery – architektura, programowanie, zastosowania” WKŁ,
Warszawa 2000,,
2. Majewski Jacek, Kardach Krzysztof: Programowanie mikrokontrolerów z serii 8x51 w
języku C. Wrocław: Oficyna Wydaw. PWroc. 2002, 150 s. 64 rys. 6 tab. + CD-ROM
Bibliogr. s. 132,
3. Brzoza-Woch R.: „Mikrokontrolery AT91SAM7 w przykładach”, Wydawnictwo BTC,
wydanie 1, Legionowo 2009,
4. Colin Walls: „Embedded Software: The Works”, Elsevier, Boston, 2006,
5. Zurawski R.:”Embedded Systems” CRC Press 2006,
6. Wayne Wolf: “Computers as Components: Principles of Embedded Computing System
Design” Morgan & Kaufman 2000,
7. Stephen A. Edwards: “Languages for Digital Embedded Systems” Kluver, 2000,
3
8. Marwedel P.: “Embedded System Design” Kluwer Academic Publishers, Boston 2003.
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
Dr inż. Jerzy Jelonkiewicz, [email protected]
Matryca realizacji i weryfikacji efektów kształcenia
Efekt
kształcenia
EK1
EK2
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
K_W04_A_04
K_W17_C_02
K_W04_A_04
K_W17_C_02
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
C1
W1-15
L1-15
1-7
C1
W6, L1, L8
1-5
EK3
K_W17_C_02
C1
W1-15
L1-15
1-4, 7
EK4
K_U04_A_04
K_U17_C_02
C2
W1-15
L1-15
1-4, 6, 7
EK5
K_U04_A_04
K_U17_C_02
C2
W1-15
L1-15
1-5
EK6
K_W17_C_02
C2
W1-15
L1-15
1-7
EK7
K_U01_A_01
C2
L1-15
1-7
Sposób
oceny
F1
P2
F2
P2
F1
F2
F3
F4
P1
F2
F3
F4
P1
F1
F2
F3
P1
F1
P2
F1
F2
P1
4
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
EK1, EK2, EK3
Student identyfikuje i
objaśnia
podstawowe
zagadnienia z zakresu
systemów
wbudowanych,
podaje przykłady
wykorzystania takich
systemów
EK4, EK5, EK6
Student potrafi
zastosowad zdobytą
wiedzę
w praktycznym
rozwiązywaniu
problemów
związanych z
systemami
wbudowanymi
EK7
Student potrafi
efektywnie
prezentowad
i dyskutowad wyniki
własnych działao
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Na ocenę 5
Student nie objaśnia
podstawowych pojęd
z zakresu systemów
wbudowanych
Student częściowo
identyfikuje oraz
objaśnia zagadnienia
z zakresu systemów
wbudowanych
Student identyfikuje
oraz objaśnia
zagadnienia z zakresu
systemów
wbudowanych,
potrafi wskazad
właściwą metodę
realizacji zadania z
wykorzystaniem
systemu
wbudowanego
Student szczegółowo
identyfikuje oraz
objaśnia zagadnienia
z zakresu materiału
objętego programem
nauczania,
samodzielnie
zdobywa i poszerza
wiedzę przy użyciu
różnych źródeł
Student nie potrafi
zrealizowad prostej
aplikacji z
wykorzystaniem
systemów
wbudowanych,
nawet z pomocą
wytyczonych
instrukcji oraz
prowadzącego
Student nie potrafi
wykorzystad zdobytej
wiedzy, zadania
wynikające z
realizacji dwiczeo
wykonuje z pomocą
prowadzącego
Student poprawnie
wykorzystuje wiedzę
oraz samodzielnie
rozwiązuje problemy
wynikające w trakcie
realizacji dwiczeo
Student potrafi
dokonad wyboru
właściwych
elementów
peryferyjnych
systemu
wbudowanego do
realizacji zadania
oraz wykorzystad
środowisko
programistyczne do
napisania,
skompilowania,
uruchomienia i
testowania aplikacji
Student nie
opracował
sprawozdania/
Student nie potrafi
zaprezentowad
wyników swoich
badao
Student wykonał
sprawozdanie
z wykonanego
dwiczenia, ale nie
potrafi dokonad
interpretacji oraz
analizy wyników
własnych badao
Student wykonał
sprawozdanie
z wykonanego
dwiczenia, potrafi
prezentowad wyniki
swojej pracy oraz
dokonuje ich analizy
Student wykonał
sprawozdanie
z wykonanego
dwiczenia, potrafi
w sposób zrozumiały
prezentowad,
oraz dyskutowad
osiągnięte wyniki
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 (prezentacje do zajęd, instrukcje do dwiczeo laboratoryjnych,
przykładowe aplikacje) dostępne są na stronie internetowej http://www.kik.pcz.pl.
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęd danego z
5
przedmiotu.
6