BME VIK - Mikrokontroller laboratórium

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Tevesz Gábor,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Tevesz Gábor	egyetemi docens	AUT
Szabó Zoltán	mérnöktanár	AUT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Mikrokontroller alapú rendszerek, Beágyazott operációs rendszerek és kliens alkalmazások

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

((TargyEredmeny( "BMEVIAUAC06" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TargyEredmeny( "BMEVIAUA348" , "jegy" , _ ) >= 2 )
ÉS
(TargyEredmeny("BMEVIAUAC07" , "jegy" , _ ) >= 2 VAGY
TargyEredmeny("BMEVIAUAC07", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )

ÉS
TargyEredmeny("BMEVIAUAL02" , "jegy" , _ ) >= 2

ÉS
Szakirany("AVINszgepalrend", _) VAGY
Szakirany("VIABV-EMBCS", _)

VAGY Szakirany("AVIszgalr", _) )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIAUA351" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIAUA351", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )

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

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:
---

7. A tantárgy célkitűzése

A tárgy célja, hogy bemutassa a korszerű mikrokontrollerekkel történő hardver tervezési és hardverközeli programozási lépéseit, a folyamatszabályozáshoz nélkülözhetetlen PLC-k alkalmazási lehetőségeit, valamint a beágyazott rendszerekben alkalmazott operációs rendszerek és a kapcsolódó kliensalkalmazások fejlesztésének alapvető fogásait.

8. A tantárgy részletes tematikája

1-2. Mikrokontrollerek kommunikációjának vizsgálata

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

3. Illesztési feladatok mikrokontrollerekre

A mérés célja egyrészt gyakorlati tapasztalatok szerzése az inkrementális szöghelyzet adó és hídkapcsolású DC/DC átalakító mikrokontrollerhez való illesztésével kapcsolatban. Másrészt a hallgatók megismertetése az állandó mágneses egyenáramú motor fordulatszám változatási és pozicionálási módszereivel.

4. PLC programozási alapismeretek

A technológiai folyamatok felügyelete, vezérlése napjainkra szinte kivétel nélkül PLC-k alkalmazásával történik. A mérés célja a PLC-k működésének és programozási lehetőségeinek megismertetése a hallgatókkal egyszerű feladatokon keresztül.

5. Desztillációs oszlop irányítása PLC-vel

A technológiai folyamatok irányítására ma már elsősorban számítógépes rendszereket alkalmaznak. A mérés során a hallgatók megismerkednek egy gyakran alkalmazott ipari technológia laboratóriumban megépített félüzemi modelljével és annak korszerű irányítási rendszerével. Tanulmányozzák az ipari folyamatok irányítására alkalmazott legfontosabb érzékelőket, az intelligens távadókat, az irányítást végző, hálózatban működő PLC-ket (Simatic S7). Megismerik egy modern kezelői felület használatát. Az ipari gyakorlatban jól alkalmazható közelítő módszerekkel elvégzik a rendszer legfontosabb szabályozási köreinek behangolását.

6. Beágyazott operációs rendszerek használata

A komplex beágyazott ipari rendszerek – szinte kivétel nélkül – valamilyen beágyazott operációs rendszer felhasználásával készülnek. Minden beágyazott eszközökkel foglalkozó mérnökkel szemben alapvető elvárás, hogy alap szinten tisztában legyen a beágyazott operációs rendszerek működésével, az általuk nyújtott alap és kiegészítő szolgáltatásokkal. A laboratórium keretében a hallgatók megismerkednek egy méltán népszerű beágyazott operációs rendszerrel, egy egyszerű alkalmazás elkészítésén keresztül betekintést nyernek a beágyazott operációs rendszeren alapuló szoftverfejlesztés gyakorlatába. A mérésen a hallgatók az oktatási célra ingyenesen használható, minden fontos komponenst tartalmazó jól dokumentált, és széles körben használt μC/OS-II operációs rendszert használják a rendszer elkészítéséhez.

7. Document-View architektúra alkalmazása vastagkliens alkalmazásokban

A kliensalkalmazások fejlesztése során az egyik leggyakrabban alkalmazott tervezési minta a Document-View architektúra. A Document-View architektúrát alkalmazva a mérés során a hallgatók elkészítenek egy naplózott mérési adatokat többféle nézetben megjelenítő kliensalkalmazást.

8. Többszálú alkalmazások fejlesztése

A korszerű grafikus felhasználói felületekkel szemben alapvető elvárás, hogy folyamatosan reszponzívak (alkalmazkodók, engedékenyek) legyenek. Azokat a feladatokat, melyek a felhasználói felületet blokkolnák, másik szálon kell megvalósítani. A mérés keretében a hallgatók megismerkednek a többszálú alkalmazások fejlesztésének alapvető fogásaival, a szálak szinkronizálásának lehetőségeivel egy vastagkliens alkalmazás kifejlesztésén keresztül.

9. Hálózatkezelés megvalósítása vastagkliens alkalmazásokban

A beágyazott eszközök egyre nagyobb arányban tartalmaznak internethez történő kapcsolódást lehetővé tevő hardver/szoftver elemeket, melyek segítségével az eszközök távfelügyelete az internet használatával lehetővé válik. A mérés során egy ilyen internetre csatlakoztatott beágyazott eszköz távfelügyeletét megvalósító vastagkliens alkalmazás (mért adatok megjelenítése, vezérlés) elkészítése a hallgatók feladata.

10. Önálló tervezési feladat

A félév elején a hallgatók egy STM32Nucleo mikrokontrolleres kitet 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, ill. a házi feladathoz kacsolódó 2 órás tájékoztatóból 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	42
Félévközi készülés órákra	40
Felkészülés zárthelyire	0
Házi feladat elkészítése	38
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	0
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Intézet:
Dr. Tevesz Gábor	egyetemi docens	AUT
Szabó Zoltán	mérnöktanár	AUT

IMSc tematika és módszer A tantárgy keretében elkészítendő házi feladatok között találhatóak olyanok, melyek megoldása, elkészítése az átlagos elvárásnál komolyabb elméleti és gyakorlati felkészülést és motivációt igényelnek, ugyanakkor az erre vállalkozó hallgató több tapasztalatot szerez a tématerületen. A mérési feladatok között is felkínálásra kerülnek olyan többletfeladatok, melyek a tananyag alaposabb ismeretét feltételezik és az átlagosnál nagyobb előzetes felkészülést igényelnek. Ezek elkészítésével a hallgatók az adott tématerület komplexebb részeiben is gyakorlatot szerezhetnek.

IMSc pontozás IMSc pontot emelt szintű házi feladattal, ill. plusz mérési feladatok elvégzésével lehet szerezni. Max. 8 pont szerezhető az emelt szintű házi feladat elkészítésével. Részpontszám is szerezhető a kijelölt bíráló értékelése alapján. 4 mérésen plusz („csillagos”) IMSc feladatokért max. 3-3 pont szerezhető, amennyiben a hallgató a mérés kötelező feladatait sikeresen elvégezte. Az IMSc pontok megszerzése az IMSc programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.