Beágyazott és ambiens rendszerek

A tantárgy angol neve: Embedded and Ambient Systems

Adatlap utolsó módosítása: 2009. július 17.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki alapszak
Beágyazott és irányító rendszerek szakirány

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIA347 6 3/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Dabóczi Tamás,
4. A tantárgy előadója Dr. Dabóczi Tamás
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

-----

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AVIbeágy", _) VAGY
Szakirany("AVIirány", _) VAGY
Szakirany("AVIszgalr", _)
VAGY Training.code=("5NAA7") )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIAC06" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIMIAC06", "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

Cél: A tárgy egy konkrét alkalmazás architektúrájának és működésének részletes elemzésén keresztül ismerteti a beágyazott rendszerek főbb tulajdonságait, technológiai és alkalmazási jellemzőit, és egyidejűleg példát mutat az emberi (pl. otthoni vagy munkahelyi) környezet részévé váló, elsősorban az életvitel és az életminőség szolgálatában álló beágyazott alkalmazásra, egy ún. ambiens rendszerre.

Megszerezhető készségek, képességek: A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy ismerjék a beágyazott rendszerekkel szemben támasztott általános és speciális követelményeket, a hardver és szoftver rendszerkomponensek főbb jellemzőit, a szabványosítási törekvéseket, a valós idejű információfeldolgozás alapvető problémáit, továbbá a legalapvetőbb konstrukciós kérdéseket. Elvárható az is, hogy képessé váljanak beágyazott és ambiens rendszerek konfigurálására és üzemeltetésére, továbbá ilyen rendszerek specifikálására és tervezésükben, valamint kifejlesztésükben történő aktív részvételre.

8. A tantárgy részletes tematikája

Bevezetés. A beágyazott rendszerek felépítése, fő jellemzői, alkalmazási területei. Főbb követelmények a beágyazott rendszerekkel szemben. Az ambiens rendszerek sajátosságai. (0,5 hét)


A konkrét alkalmazás bemutatása: egy több érzékelővel (mikrofonok) és beavatkozó szervvel (hangszórókkal) megvalósított aktív zajcsökkentő rendszer, amely vezeték nélkül kommunikáló, elosztott érzékelő és jelfeldolgozó hálózatra alapozott, több-bemenetű és több-kimenetű szabályzóként működik. (1 hét)


A konkrét alkalmazás funkcionális részegységeihez kapcsolódó témakörök:

  • A megvalósításhoz felhasznált gyors prototípusfejlesztő platform (mitmót) és fejlesztői környezet bemutatása. (1 hét)
  • Az aktív zajcsökkentő rendszer követelményanalízise és specifikációja. A befogadó zajos környezet modellezése. Az alkalmazott érzékelők és beavatkozók jellemzése. (1 hét)
  • Jelfeldolgozás, kommunikáció és szinkronizáció a vizsgált architektúrában. A zajcsökkentés minőségi jellemzői. (1 hét)

A funkcionális részegységekhez kapcsolódó általánosabb témakörök:

  • Jelátalakítók (A/D és D/A) és jelkondicionálók típusai és méréstechnikai jellemzése. (Flash, szukcesszív approximációs, subranging, pipelined subranging, bit-per-stage, Sigma-Delta ADC-k. String, létrahálós, szegmentált és Sigma-Delta DAC-k. ADC-k és DAC-k jellemzése, statikus és dinamikus hibák, kódváltási tranziens.) (2 hét)
  • A digitális jelfeldolgozás speciális kérdései: multirate jelfeldolgozás (decimálás, interpolálás). Időzítési problémák: nem egyenletes vagy nem szinkron mintavételezés, órák különfutásának hatása a frekvenciamérésre, a jitter hatása az FFT-re, óraszinkronizáció. Digitális jelszintézis (DDS rendszerek) és analízis. (2 hét)
  • Feldolgozó eszközök: jelfeldolgozás célú programozható eszközök. (Az Atmel AVR ATmega128-as mikrokontroller és az Analog Devices SHARC DSP részletesebb bemutatása. A DSP-k sajátosságai. Mik teszik alkalmassá jelfeldolgozási feladatok ellátására?) Az architektúra választás szempontjai, processzor típusok, tipikus perifériák. (1,5 hét)
  • Tápellátás: elemes és akkumulátoros táplálás, tápfeszültség szűrés, túlfeszültség- és tranziensvédelem. Környezet és energiatudatos tervezés. (0,5 hét)
  • Kommunikáció beágyazott rendszerekben: érzékelők és beavatkozók rendszerbe illesztése, részegységek kommunikációja, rendszerkomponensek vezetékes és vezeték nélküli kommunikációja. Szabványos megoldások. Integrált intelligens szenzorok. (1,5 hét)
  • Rendszertervezési alapok: beágyazott és ambiens rendszerek követelményanalízise, specifikációkészítés, rendszerintegráció. Fejlesztői környezetek és eszközök, tesztelés, monitorozás és diagnosztika. (1 hét)

 

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

Előadás ill. tantermi gyakorlat. Az előadások és gyakorlatok a tematikának megfelelően folyamatosan váltakozva követik egymást. A gyakorlatokon a minta alkalmazással, a gyors prototípus fejlesztő eszközzel (mitmót) ismerkednek meg a hallgatók, továbbá gyakorlati példák és esettanulmányok által mélyítjük el az előadások anyagát.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: egy zárthelyi
egy otthoni feladat
b. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

c. Elővizsga: nincs

Az aláírás feltétele a legalább elégséges szintű zárthelyi és elfogadható szintű otthoni feladat elkészítése.

11. Pótlási lehetőségek Zárthelyi szorgalmi időszakban egy alkalommal, pótlási időszakban szintén egy alkalommal pótolható. Otthoni feladat vizsgaidőszakban nem pótolható. Otthoni feladat zárthelyivel nem helyettesíthető.
12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, az előadóval egyeztetve.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Elektronikus segédanyag a tárgy honlapján.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire10
Házi feladat elkészítése20
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

 

névbeosztás tanszék
Dr. Péceli Gábor
egyetemi tanár MIT
Dr. Dabóczi Tamás egyetemi docensMIT
Dr. Sujbert László
egyetemi docens MIT