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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Beágyazott és ambiens rendszerek

    A tantárgy angol neve: Embedded and Ambient Systems

    Adatlap utolsó módosítása: 2018. április 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki alapszak

    Beágyazott és irányító rendszerek specializáció

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIAC06 5 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Orosz György, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIAC06/
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Orosz György egyetemi docens, MIT

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít ---
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    ((Szakirany("AVINbeagy", _) VAGY
    Szakirany("AVINirrend", _) VAGY
    Szakirany("AVINszgepalrend", _) VAGY
    Szakirany("AVIbeágy", _) VAGY
    Szakirany("AVIirány", _) VAGY
    Szakirany("AVIszgalr", _) )

    VAGY Training.code=("5NAA7") )

    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIA347" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIMIA347", "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

    A tantárgy a beágyazott rendszer alkalmazások tervezésére készít fel. Ennek érdekében bemutatja a beágyazott rendszerek felépítését, a környezetből származó információ feldolgozásának lehetőségeit, a leggyakrabban előforduló adatfeldolgozási és vezérlési feladatokat, valamint mindezek tipikus szoftver implementációit mikrokontrollerek, jelfeldolgozó processzorok (DSP) és programozható/újrakonfigurálható hardverek (FPGA) esetében. A tárgy hallgatói számítógépes gyakorlatok keretében részletesen megismerik a beágyazott rendszerekben elterjedten használt szoftvertervezési mintákat, és gyakorolják az alkalmazásfejlesztést.

    A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatók készségszintű ismeretekkel fognak rendelkezni a beágyazott- és hardverközeli szoftverfejlesztés területén, és gyakorlati tapasztalatot szereznek programozható és újrakonfigurálható hardver eszközök használata terén.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    Beágyazott rendszerek architektúrája, rendszerkomponensek, rendszertervezés során elvégzendő feladatok      (1 hét)

    Analóg jelkondicionálás vs. digitális korrekció: mi az, amit csak az analóg tartományban tudunk megoldani, mi az, ami döntés kérdése. Példák ugyanannak a feladatnak a HW és SW megoldására. (1 hét)

    Beágyazott szoftver

    • integrált fejlesztő környezetek (IDE) képességei, egy konkrét fejlesztőkörnyezet megismerése és elsajátítása (1 hét)
    • szoftver architektúrák (ciklikus programszervezés, ütemezett függvények; operációs rendszernek az alapelve)
    • mintakódok C-ben, strukturált programozás
    • robusztus programozás:
      • watchdog használata,
      • IT kiszolgáló rutinok fordítók által felkínált szokásos alapállapotai, ezek következményei, (1 hét)
      • programozás vegyes adattípusokkal,
      • C könyvtári függvények viselkedése beágyazott környezetben
      • kódolási konvenciók
      • memória menedzsment, megosztott változók problémája (1 hét)
    • hibakeresés:
      • belső állapotok kijelzése perifériákon
      • soros porti üzenetek
      • debug port, trace használata
      • futási idő mérése
      • standard IO beágyazott rendszerekben (1 hét)
    • hordozható kód, virtualizáció formái
    • DSP architektúrája és DSP specifikus szoftver
      • független címaritmetika, HW támogatott ciklusszervezés, bit reverse címzés
      • fentiek alkalmazása a szoftverben (1 hét)

    Alkalmazási minták adatfeldolgozásban

    • zavarszűrés szoftver megoldásai:
      • átlagolás: hagyományos, felejtő, rekurzív; érzékenység számábrázolásra. (1 hét)
      • FIR / IIR szűrés és hatékony implementálása uC-en, DSP-n. (1 hét)
    • lényegkiemelés SW-ben.
    • nemlinearitás kezelése (lookup table, azon belül lineáris és polinomiális interpoláció).
    • könyvtári rutinok alkalmazása, mellékhatásai. (1 hét)

    Szoftver definiált hardver

    • FPGA, mint konfigurálható és újrakonfigurálható architektúra: FPGA felépítése (1 hét)
    • HDL nyelv, Verilog (1 hét)
    • LUT alapú logikai blokk, ennek felhasználása (logikai függvények, többváltozós logikai függvények, összeadó, szorzó, RAM, shiftregiszter)
    • I/O blokkok használata (1 hét)

    Esettanulmány (opcionális, ha oktatási szünet miatt nem marad el) (1 hét)

    Számítógépes gyakorlatok (minden második héten):

    • SW toolchain, program elindulásának folyamata,
    • IT kiszolgálás, perifériák kezelése, SW architektúrák,
    • megosztott változók, hibakeresés, futási idő mérése,
    • SW architektúra mérésadatgyűjtő rendszerre,
    • adatfeldolgozási minták a gyakorlatban,
    • FPGA fejlesztőkörnyezet használata, egyszerű példaprojektek.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és számítógépes gyakorlat.
    10. Követelmények

    a.         A szorgalmi időszakban: egy zárthelyi, egy otthoni feladat.

    b.      A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga.

    c.       Elővizsga: nincs.

    Az aláírás feltétele mind az otthoni feladat, mind a zárthelyi sikeres teljesítése.

    A házi feladat megoldásához a hallgatók számára mérföldköveket jelölünk ki, amelyek elősegítik a feladat határidőre történő egyenletes terheléssel való teljesítését.

    11. Pótlási lehetőségek

    Zárthelyi a szorgalmi időszakban egy alkalommal pótolható.

    Otthoni feladat a pótlások hetének végéig különeljárási díj befizetése mellett pótolható. Otthoni feladat vizsgaidőszakban nem pótolható,zárthelyivel nem helyettesíthető.

    12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, az előadóval egyeztetve.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Daniel W. Lewis, Fundamentals of Embedded Software, Prentice Hall 2001.

    Robert Oshana, „DSP for Embedded and Real-time Systems", Elsevier, 2012

    Elektronikus segédanyag a tárgy honlapján.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés előadásokra7
    Félévközi készülésgyakorlatokra7
    Felkészülés zárthelyire12
    Házi feladat elkészítése20
    Vizsgafelkészülés32
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Dabóczi Tamás

    egyetemi docens

    MIT

    Dr. Kovácsházy Tamás

    egyetemi docens

    MIT

     Dr. Orosz György
     egyetemi docens MIT
    IMSc tematika és módszer

    Az IMSc programban résztvevő hallgatók számára lehetőséget kínálunk komplex házi feladatok megoldására, amely segítségével egy-egy szakterületen jobban elmélyíthetik tudásukat, és gyakorlati tapasztalatokat is szerezhetnek.

    IMSc pontozás

    IMSc pontot emelt szintű otthoni feladat és plusz vizsgafeladat elvégzésével lehet szerezni. Max. 10 pont szerezhető az otthoni feladat IMSc plusz feladatával, amennyiben az otthoni feladat alap részét sikeresen és jeles szinten elvégezte a hallgató. Részpontszámot is adunk a kijelölt konzulens értékelése alapján. A vizsgán plusz IMSc feladatért szintén max. 10 pont szerezhető, amennyiben a vizsga normál része jeles osztályzatú.

    Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.

    Egyéb megjegyzések Angol tárgynév: Embedded and Ambient Systems