BME VIK - Ipari beágyazott rendszerek

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sütő Zoltán,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Sütő Zoltán	docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

A tantárgy a C programozási nyelv és a strukturált programozási technikák ismeretére épít.

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy megismertesse a gépészmérnök hallgatókat a modern ipari folyamatirányító rendszerek felépítésével, működési elvével és alkalmazási lehetőségeivel. A tantárgy során szerzett ismeretekkel a hallgató képes lesz különbséget tenni a különböző kapacitású és tudású beágyazott rendszerek között és képes lesz mérlegelni a különböző tulajdonságok között, hogy a megfelelő berendezést válassza. Ugyanakkor a félév során elvégzett nagyfeladat révén némi gyakorlathoz jutnak a hallgatók és olyan gyakorlati tapasztalatokkal ruházza fel őket, mely későbbiekben lehetővé teszi a kérdéses területen való elmélyedést, valamint irányt mutat az ismeretek bővítésére és hatékony alkalmazására.

8. A tantárgy részletes tematikája

Hét	(E – Előadás, L – Labor gyakorlat, S –Számonkérés)
1	E1. Bevezetés a beágyazott rendszerekbe. Legfontosabb jellemzők, követelmények. A korszerű beágyazott rendszerek és távfelügyeletének elemei. Csoportosítás teljesítmény, alkalmazási terület és programozási technikák szerint. Hardver és szoftver komponensek. Fejlesztő eszközök. A beágyazott rendszerek fejlesztésének folyamata. Mechatronikai példák.
2	E2. A szoftver fejlesztés eszközei. Programozási nyelvek. Fejlesztő és tesztelő környezetek, szimulátorok. Fejlesztő környezetek csoportosítása. Hibakeresés technikái. Szimulátorok: viselkedés szintű és áramköri szintű. Gerjesztés megadásának lehetőségei. Szimulációs sebesség.
3	L1. Ismerkedés egy mikrokontrolleres fejlesztő környezettel. Egyszerű funkciók megvalósítása, digitális ki/bemenetek kezelése, kijelzők, nyomógombok.
4	E3. Hardver megoldások, architektúrák. Általánosan programozható megoldások és alkalmazás orientált célrendszerek. SoC (System on Chip). Integráltság kérdései, a gyorsaság, fogyasztás és az ár figyelembevételével. Illesztő egységek és perifériák. Digitális rendszerek illesztése analóg jelekhez. Nem villamos mennyiségek szenzorai. Szűrés és sávszélesség.
5	L2. Perifériák kezelése, A/D, D/A, PWM, időzítők. Megszakítások. DMA. Vegyes C és Assembly programok.
6	E3. Kommunikáció és adatgyűjtés. A részegységek közötti kommunikáció kérdése. Lokális és kiterjedt hálózatok, zavarszűrés és kompenzálás. Vezetékes és vezeték nélküli megoldások. Kommunikációs szabványok, protokollok.
7	L3. Soros kommunikáció implementálása.
8	E5. Beágyazott rendszerek modellezése. Komplex feladatok részfeladatokra bontása. Az objektumorientált megközelítés, ismerkedés az UML diagramokkal.
9	E6. Beágyazott operációs rendszerek, gyenge és erős valós idejű rendszerek (soft és hard real time), monolitikus vagy mikro kernel. Folyamatok, szálak. A szálak közötti kommunikációs lehetőségek. Megszakítások, védett erőforrás elérések (mutexek), szemaforok, FIFO-k és csatornák.
10	S1. Zárthelyi
11–13	L4 – L6. Önálló tervezési feladat: kivitelezés, tesztelés. Folyamatos konzultáció.
14	S2. – Önálló tervezési feladat bemutatása.

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

A tantárgy oktatása előadások és az elméleti anyag elmélyítését segítő laboratóriumi gyakorlatok formájában történik. A laboratóriumi gyakorlatok keretében részben egy konkrét mikrokontrolleres fejlesztő eszköz gyakorlati megismerése, részben pedig egy önálló tervezési feladathoz kapcsolódó résztevékenységek elvégzése történik, amit folyamatos konzultáció támogat.

10. Követelmények

A félév érvényességének feltételei:

1. A félév során kiadott önálló tervezési feladat elkészítése és beadása határidőre. Az önálló feladatot a hallgató rövid előadás formájában mutatja be, mely előadás 15%-os részét képezi a feladatra adott jegynek.

2. A félévközi jegyet a zárthelyi dolgozat, és az önálló feladat pontszámainak átlaga alapján ajánljuk meg. Mindkét jegynek minimum elégségesnek kell lennie.

Érdemjegy megajánlás az elért pontszámok alapján:

0-39	40-55	56-70	71-85	86-100
elégtelen (1)	elégséges (2)	közepes (3)	jó (4)	jeles (5)

11. Pótlási lehetőségek

1. A zárthelyi egyszeri pótlására lehetőséget biztosítunk a szorgalmi időszakban és a pótlási héten is.

2. Az önálló feladat bemutató elmulasztására pótlási lehetőség nincs, ez automatikusan az előadásra adható pontszámok elvesztését jelenti, maga a feladat a pótlási hét végéig adható be különeljárási díj ellenében.

3. A hallgatónak lehetősége van a megajánlott jegyet szóbeli vizsgával módosítani.

12. Konzultációs lehetőségek

A konzultációkat a tanszéki hirdetőtáblán és a Honlapon meghirdetett időpontban tartjuk.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

1. Alain Burns, Andy Wellings, Real Time Systems and Programming Languages: Ada 95, Real-Time Java and Real-Time C/POSIX (3rd Edition), Addison Wesley, (April 5, 2001)

2. Rick Grehan, Robert Moote, Ingo Cyliax, Real-Time Programming: A Guide to 32-bit Embedded Development, Addison-Wesley Professional, Bk&CD-ROM ed. (December 9, 1998)

3. Jean J. Labrosse, MicroC OS II: The Real Time Kernel (With CD-ROM)

4. Albert M. K. Cheng, Required textbook: Real-Time Systems: Scheduling, Analysis, and Verification, John Wiley & Sons.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	28
Félévközi készülés órákra	12
Felkészülés zárthelyire	10
Házi feladat elkészítése	30
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés
Összesen	90

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Sütő Zoltán	docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék