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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Analóg és digitális rendszertervezés kiberfizikai platformokon

    A tantárgy angol neve: Analog and Digital System Design on Cyber Physical System Platforms

    Adatlap utolsó módosítása: 2015. április 8.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak
    Szabadon választható tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEAV10   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ress Sándor László, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Takács Gábor

    Tanársegéd

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Hantos Gusztáv

    Doktorandusz

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Alapszintű elektronikai ismeretek, digitális technika és programozás (C).

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEM371" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIEEM371", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

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

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Digitális technika 1 (VIIIAA01), A programozás alapjai 1 (VIHIAA01), Elektronika 1 (VIHIAB02)

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célkitűzése a kiberfizikai rendszerek (CPS) ismertetése és tervezési kérdéseinek bemutatása. A hallgatók eszközszinten megismerhetik a mai modern (főleg európai gyártók) CPS platformjait. Esettanulmányokon keresztül elsajátíthatják a tervezés főbb lépéseit, melyekkel különböző érzékelési és beavatkozási feladatokat láthatnak el. Kitérünk az érzékelők főbb jellemzőire, a jeldigitalizálás problémáira, valamint jelfeldolgozási és tápellátási kérdésekre. Különböző problémamegoldó technikák kerülnek bemutatásra, hogy a hallgatók magabiztosan alkalmazhassák a CPS tervezési folyamat fő lépéseit.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    A tantárgy keretén belül megismertetjük a hallgatókat a kiberfizikai rendszerekkel, ahol az érzékelési és beavatkozási feladatok kiegészülnek kommunikációs kérdésekkel. A félév elején rendszertervezési módszerekkel foglalkozunk. Ezt követően az alkatrész- és modulválasztás módszereit ismertetjük. Foglalkozunk a rendszerek energiaellátásával, valamint az egyes – analóg és digitális – jelek csatolási kérdéseivel.

    A második nagy témacsoport az érzékelési kérdések köré épül: különböző passzív és aktív szenzorok jellemzőit és alkalmazhatóságát vizsgáljuk adott célfeladatra. A passzív érzékelők kiolvasó áramköreinek egy egész előadást szentelünk: itt tervezési és méretezési feladatokat oldunk meg, valamint a jelkondicionálás, jeltovábbítás problémáiról is szó esik. A mikro-elektro-mechanikus (MEMS) érzékelőt tartalmazó rendszerek ismertetése és felhasználásának módja szintén szerves részét képezi a modern kiberfizikai rendszereknek, így a tantárgy tematikában is kiemelt helyet kap.

    Az analóg és digitális világ közötti kapcsolat megteremtésének módjait a félév második felében ismertetjük, nagy hangsúlyt kap a rendszerbe integrálhatóság szempontjából fontos tulajdonságok (sebesség, felbontás, kommunikációs protokoll, áramfelvétel) bemutatása.

    A félév négy esettanulmány zárja: különböző követelményeknek megfelelő CPS rendszerek megvalósítása a célnak leginkább megfelelő platformok felhasználásával. Itt a nagy számításigényű tisztán digitális rendszertől kezdve a sok analóg jelet kezelő eszközökig széles palettáját ismerheti meg a hallgató a kiberfizikai rendszereknek.

    Heti bontásban:

    1.      hét: Kiberfizikai rendszerek definiálása, egy példa ismertetése

    2.      hét: Kiberfizikai rendszerek tervezésének kérdései

    3.      hét: Kiberfizikai rendszerek tervezésének főbb lépései

    4.      hét: Alkatrészválasztás: aktív és passzív komponensek, modulok

    5.      hét: A tápfeszültség-ellátás problémái és tervezési kérdései kiberfizikai rendszerekben

    6.      hét: Érzékelők, intelligens szenzorok

    7.      hét: Érzékelők kiolvasó áramkörei

    8.      hét: Érzékelők jelének kondicionálása, erősítése, továbbítása

    9.      hét: Mikro elektro-mechanikus (MEMS) érzékelőt tartalmazó intelligens szenzorok

    10.  hét: Analóg jelek digitalizálása, A/D átalakító-családok, típusok és használatuk

    11.  hét: Esettanulmány: alacsony fogyasztású rendszer tervezése 32 bites mikrokontrollert tartalmazó platform felhasználásával

    12.  hét: Esettanulmány: nagy számítási igényű rendszerek megvalósítása többmagos processzorral ellátott platform segítségével

    13.  hét: Esettanulmány: power management kiberfizikai rendszerekkel

    14.  hét: Esettanulmány: egyedi kiberfizikai rendszerek megvalósítása alkalmazás-specifikus integrált áramkörök felhasználásával

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

    Heti 2 óra előadás.

    10. Követelmények

    a.       Egy zárthelyi írása az utolsó héten.

    b.       A tárgy sikeres teljesítésének feltételei: zárthelyi legalább elégséges megoldása.

    c.       A félévközi jegy a zárthelyin elért pontszám alapján.

    11. Pótlási lehetőségek

    A tárgyból 1 pót ZH-t és 1 pót-pót ZH-t iratunk a pótlási időszakban.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az előadóval történt egyeztetést követően folyamatos.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok, kijelölt szakirodalom.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

    Kontakt óra

    28

    Félévközi készülés órákra

    7

    Felkészülés zárthelyire

    25

    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

     

    Összesen

    60

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Takács Gábor

    Tanársegéd

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Hantos Gusztáv

    Doktorandusz

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Dr. Ress Sándor

    Egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz.