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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Érzékelő eszközök hardver-szoftver integrációja

    A tantárgy angol neve: HW&SW Integration of Sensor Devices

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 9.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Mérnökinformatika MSC


    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEMA12   2/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ress Sándor László,
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy a modern intelligens szenzorokból nyert adatok előfeldolgozásának különböző módszereit és technológiáit tárgyalja. Az intelligens szenzorok általános felépítésének rövid összefoglalása után a tárgy azokra az eszközökre koncentrál, amelyek digitális kimenetet (bináris vektor vagy bináris periodikus jel) állítanak elő. E szenzoreszközök kimenetének feldolgozását a tárgy kétféle megközelítésben tárgyalja. Az első megközelítésben a szenzor kimenetének feldolgozására programozható logikai eszközt, a másikban a megfelelő perifériavezérlőkkel ellátott mikrokontrollert feltételezünk.

    A tárgy e két legjellemzőbbnek tekintett, előfeldolgozásra alkalmas technológia bemutatása során – azok általános alkalmazástechnikai sajátosságait nem elhanyagolva – gyakorlatiasságra törekszik, a szenzorikára jellemző konkrét problémák és az azokra adható jól bevált megoldások részletes ismertetésével. A tárgyhoz tartozó előadássorozatot ipari partnerek által bemutatott esettanulmányok zárják. 

    8. A tantárgy részletes tematikája
    1. Bevezetés érzékelés, érzékelők általában, transzducer + kiolvasó áramkör + erősítő + A/D + interfész logika + µP, szenzorok típusai, generációk.
    2. Az analóg jelformálás alapjai. Erősítők alapfogalmai, műveleti erősítő, hídkapcsolás.
    3. A/D és D/A átalakítás: analóg multiplexer, mintavevő-tartó, komparátor, alapvető A/D és D/A megoldások, átalakítók hibái, frekvencia-kimenetű A/D-átalakítás (VCO)
    4. Digitális előfeldolgozás bevezető: szenzorok digitális kimenetének feldolgozása mikrokontrollerrel vagy programozható logikai eszközzel, bináris vektor kimenetű A/D interfészek (párhuzamos, soros interfészek, SPI, I2C, TWI, CAN stb.), frekvencia-kimenet feldolgozása
    5. Digitális interfészlogikák I.: a tervezés folyamata, RTL tervezés
    6. Digitális interfészlogikák II.: RTL modellek verifikációjának alapjai, egyszerű HDL verifikációs környezetek, HDL modellek szimulációja
    7. Digitális interfészlogikák III.: A/D-k tipikus interfész-logikái RTL szinten, HDL modellek (UART/SPI/I2C)
    8. Digitális interfészlogikák IV.: Frekvencia kimenetű szenzorok digitális interfészlogikái, frekvencia vs. periódusidő-mérés RTL megvalósítása
    9. Mikrokontrollerek és soft-core processzorok felépítése, általános jellemzőik, processzorbuszok (AMBA, AXI, WISHBONE, AVALON stb.)
    10. Mikrokontrollerek, beágyazott processzorok és perifériáik programozása C és C++ nyelven. A C/C++ nyelv hardverközeli használata
    11. Adatfeldolgozás beágyazott processzorral, kommunikáció megvalósítása. Energiahatékonyság.
    12. Ipari esettanulmány I. - autóipari szakember vendégelőadása
    13. Ipari esettanulmány II. - félvezetőipari szakember vendégelőadása

    A gyakorlatok/laborok részletes tematikája

    1. Hídkapcsolás és erősítő alapkapcsolások szimulációja és kipróbálása.
    2. RTL tervezés és verifikáció gyakorlat I.: HDL szimulátor használata
    3. RTL tervezés és verifikáció gyakorlat II.: Soros A/D-interfész kiolvasólogikája, párhuzamos A/D-interfész mintavételezése (általános vektor-szinkronizáló fokozat)
    4. RTL tervezés és verifikáció gyakorlat III.: Soros / párhuzamos interfészlogikák illesztése soft-core mikroprocesszoros rendszerhez
    5. Digitális előfeldolgozás mikroprocesszorral gyakorlat I.: Soros / párhuzamos A/D kiolvasása, mozgóátlag kiszámítása, szűrés 
    6. Digitális előfeldolgozás mikroprocesszorral gyakorlat II.: Frekvencia-kimenetű hőmérsékletmérő rendszer FPGA-ban
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tantárgy elméleti anyagát a 2 óra/hét kiméretű előadásokon ismertetjük. A tárgyhoz laboratóriumi gyakorlat (1 óra/hét) tartozik, amelyeket kéthetente 2-2 órában tartunk meg. 
    10. Követelmények

    Szorgalmi időszakban:

    A félév során egy nagyzárthelyit és három kis zárthelyit iratunk, valamint egy házi feladatot adunk ki, amely a hallgató választása szerint vagy egy kijelölt, szűkebb tématerület szakirodalom alapján való feldolgozása és bemutatása a félév végén, vagy a tárgy oktatóival egyeztett szenzor rendszerbe illesztése, működésének demonstrálására alkalmas hardver-szoftver környezet megvalósítása lehet.

    A félév teljesítésének feltétele a nagyzárthelyi, a két legjobb kis zárthelyi és a házi feladat mindegyikének elégséges szintű teljesítése.

    Vizsgaidőszakban:

    A tárgyból szóbeli vizsgát tartunk.  A végső vizsgajegybe a szóbeli vizsgán elért eredmény 2/3, a félév közben elért eredmény pedig 1/3 súllyal számít bele. A félév közben elért eredményt a nagyzárthelyi, a két legjobb kis zárthelyi átlaga és a házi feladat eredménye adja, egyforma arányban.   


    11. Pótlási lehetőségek A nagyzárthelyi a pótlási időszakban egy alkalommal pótolható, pót-pót-ZH alapból nincs.

    A kiszárthelyik külön-külön nem, csak együttesen pótolhatók a pótlási időszakban, amennyiben szükséges. A házi feladatok késedelmes bemutatására a pótlási időszak végéig van lehetőség.
    12. Konzultációs lehetőségek Zárthelyik ill. vizsganapok előtt az előadókkal történő személyes megbeszélés vagy e-mail képezi a konzultáció alapját.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok.
    Tanszéki elektronikus jegyzetek a tanszéki tanulmányi felületről.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra 42
    Félévközi készülés órákra 20
    Felkészülés zárthelyire 10
    Házi feladat elkészítése 30
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 18
    Vizsgafelkészülés 30
    Összesen 150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Horváth Péter, adjunktus, EET

    Dr. Jani Lázár, adjunktus, EET

    Dr. Ress Sándor, egyetemi docens, EET