Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Mikrokontroller laboratórium

    A tantárgy angol neve: Microcontroller Laboratory

    Adatlap utolsó módosítása: 2010. május 3.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki alapszak   

    Beágyazott és irányító rendszerek szakirány   

    Számítógép-alapú rendszerek ágazat   

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUA351 6 0/0/3/f 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Tevesz Gábor, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.aut.bme.hu/portal/VIAUA351
    4. A tantárgy előadója
    Név:Beosztás:Tanszék, Int.:
    Dr. Tevesz Gáboregyetemi docensAAIT
    Szabó ZoltántanársegédAAIT
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    -

     

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    ((TárgyTeljesítve("BMEVIAUA348") VAGY
    TargyEredmeny("BMEVIAUA348", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )
    ÉS
    Szakirany("AVIszgalr", _) )



    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIAUAC08" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIAUAC08", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    -

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse az iparban legelterjedtebben használt mikrokontroller típusok alkalmazástechnikájával. A mérések során a hallgatók megismerkednek a beágyazott rendszerek hardver tervezési és hardverközeli programozási lépéseivel, kommunikációs és tesztelési módszereivel, a beágyazott operációs rendszerek alkalmazási problémáival.  Egy kisebb (8051) és egy nagyobb (ARM) teljesítőképességű mikrokontroller fejlesztő kit és integrált fejlesztői környezet segítségével kísérik végig a beágyazott rendszerek mikrokontroller alapú fejlesztéseinek minden lépését, ezeken történik a kiadott házi feladatok megoldása is.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. Hardver kapcsolás tervezése CAD támogatással

    Ezen a vezetett (bemutató jellegű) mérésen a hallgatók megismerkednek egy hardver tervezést támogató CAD rendszerrel (PADS2005), egyszerűbb példákon elsajátítják a kapcsolási rajz fejlesztés és az áramkör szimuláció (TINA) lépéseit.

    2. Hardver áramkör tervezése, építése

    Ezen a vezetett (bemutató jellegű) mérésen a hallgatók folytatják az ismerkedést a hardver tervezést támogató CAD rendszerrel (PADS2005), egyszerűbb példákon elsajátítják a nyomtatott áramkör tervezés lépéseit. Megismerik az első fejlesztési mintapéldányok fizikai megépítésének eszközeit és felületszerelt alkatrészekből összeforrasztanak, majd felélesztenek egy egyszerűbb áramköri kapcsolást.

    3. Mikrokontrollerek programozása assembly szinten

    A mérésen a hallgatók a mikrokontrollerek assembly szintű programozását sajátítják el egyszerűbb feladatok (digitális és analóg be- és kimenetek kezelése, megszakításkezelés, hardver időzítés, egyszerűbb algoritmusok) megoldásával. Bemutatásra kerül az a hardver kit és integrált szoftver fejlesztő környezet (C8051F040DK), amelyet minden hallgatónk megkap abból a célból, hogy ezek segítségével végezze el a mérésen kiadásra kerülő hardver-szoftver illesztési feladat (önállóan megoldandó házi feladat) megoldását.

    4. Mikrokontrollerek programozása C nyelven

    A beágyazott mikrokontrolleres rendszerek irányító programjait a kényelmesebb fejlesztés és a programok hordozhatósága érdekében C nyelven fejlesztik a leggyakrabban. A hallgatók a mérésen ennek a fejlesztői platformnak a tulajdonságait és specialitásait sajátítják el egyszerű valós idejű irányítási/vezérlési és megjelenítési feladatok megoldásán keresztül.

    5. Mikrokontrollerek kommunikációjának vizsgálata

    A mérésen a hallgatók egyszerű programozási feladatok megoldásával vizsgálatokat végeznek a mikrokontrolleres alkalmazások tipikus belső (SPI, I2C) és külső (RS232, RS485, CAN) kommunikációs csatornáinak vizsgálatára.

    6. Illesztési feladatok mikrokontrollerekre

    Egy-egy beágyazott irányító rendszerben a mikrokontroller különböző érzékelőkön és végrehajtó/beavatkozó szerveken keresztül kapcsolódik környezetéhez. Ezen egységek illesztési kérdéseivel kezelésével ismerkednek meg a hallgatók az elvégzendő mérési feladatok során (elmozdulás/elfordulás érzékelése FPGA panel segítségével, motorvezérlés PWM kimenettel, egyszerűbb szabályozási algoritmus megvalósítása).

    7. Valósidejű irányítási feladatok PLC-vel

    A mérésen a hallgatók megismerkednek a tanszéken működő félüzemi folyamatmodellel, az ipari érzékelő, végrehajtó és beavatkozó egységekkel, valamint az intelligens Simatic S7 irányítórendszer főbb tulajdonságaival. A rendszeren egyszerűbb identifikációs és valósidejű irányítási részfeladatokat oldanak meg.

    8. Beágyazott operációs rendszerek használata

    A mérést végző hallgatók megismerkednek μC/OS-II operációs rendszer alkalmazásával. Többtaszkos, valósidejű feladatok megoldásán keresztül sajátítják el az idő- és eseményvezérelt rendszerek legfontosabb tulajdonságait, szinkronizációs elveit.

    9. ARM mikrokontrollerek alkalmazástechnikája

    A mérésen a hallgatók megismerkednek a Linux operációs rendszernek egy nagyobb teljesítményű mikrokontrollert (ARM9) tartalmazó rendszerre való gyors telepítésének problémáival, majd a telepített rendszer alatt futó alkalmazások és a host rendszer között teremtenek kapcsolatot a gyors alkalmazásfejlesztés (RAD) módszereivel.

    10. Önálló tervezési feladat

    A hallgatók a 3. mérésen egy C8051F040DK mikrokontrolleres kittet és ehhez egy önálló tervezési (rész-) feladatot kapnak, amely során egy adott illesztési/irányítási feladatot kell megoldaniuk. Ezen a mérésen az általuk elkészített hardver-szoftver megoldást mutatják be a mérésvezetőnek, és átadják a munkához tartozó tervezési dokumentációt.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    A tárgy anyaga 10 db 4 órás laboratóriumi mérésből áll, melyet az Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék szakirány laboratóriumában kell elvégezni.

    10. Követelmények

    a.              A szorgalmi időszakban:

    ·        9 db 4 órás laboratóriumi mérés anyagának elsajátítása, a mérések elvégzése és a mérési jegyzőkönyvek elkészítése az előírt ütemezés szerint

    ·        1 db önállóan megoldandó házi feladat megoldása, ennek a 10. mérési alkalommal működőképes állapotban történő bemutatása, valamint a fejlesztési dokumentáció átadása.

    b.             A vizsgaidőszakban:   nincs

    c.              Elővizsga:                  nincs

    A gyakorlati jegy megszerzésének feltétele valamennyi mérés sikeres (legalább elégséges szintre történő) elvégzése. A hallgató a mérésekre egy-egy osztályzatot kap (felelet, mérési munka és jegyzőkönyv alapján), a gyakorlati jegy a mérésre kapott jegyek átlaga.

    11. Pótlási lehetőségek

    A mérésekhez összesen 2 db pótlási lehetőséget biztosítunk. Mérés kizárólag a szorgalmi időszakban pótolható a mérésvezetővel vagy a tárgyfelelőssel előre egyeztetett időpontban.

    12. Konzultációs lehetőségek A mérést vezető mérésvezetővel, előre egyeztetett időpontban.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom A mérésekhez rendelkezésre állnak a felkészülést segítő (többnyire elektronikus) mérési útmutatók és segédanyagok.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra 40
    Félévközi készülés órákra 40
    Házi feladat elkészítése 40
    Összesen 120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Név:Beosztás:Tanszék, Int.:
    Dr. Tevesz Gáboregyetemi docensAAIT