|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2010-2011
ELE-7050 Sulautetut prosessorisovellukset, 5 op
|
Vastuuhenkilö
Timo Vuorela
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritettu harjoitustyö ja tentti.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Opetukseen ja oppimiseen liittyvät periaatteet ja lähtökohdat
-
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa tunnistaa mikro-ohjaimen yleisimmät lohkot ja selittää niiden toiminnan. Hän osaa esittää mikro-ohjaimen IO-liityntöjen rakenteen ja osaa liittää mikro-ohjaimeen oheislaitteita, kuten AD- ja DA- muuntimia, näyttöjä, painonappeja sekä erilaisia antureita. Opiskelija tunnistaa oheislaitteisiin ja antureihin liittyviä peruskäsitteitä sekä epäideaalisuuksia ja osaa selittää yleisimpien oheislaitteiden toimintaperiaatteet. Hän tunnistaa yleisimmät tiedonsiirtoväylät ja johtokoodit sekä osaa selittää niiden toimintaperiaatteet. Opiskelija tunnistaa laitteistonläheisen ohjelmoinnin vaatimukset ja osaa kehittää sulautetun ohjelmiston käyttäen C- ja assembler kieliä. Opintojakson harjoitustyön suoritettuaan opiskelija osaa suunnitella ja rakentaa yksinkertaisen mikro-ohjainta käyttävän sulautetun järjestelmän sekä tuottaa sen vaatiman ohjelmiston.
Sisältö
| Sisältö | Ydinaines | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Mikro-ohjainten sisäinen rakenne: Mikro-ohjaimen ydin sekä käskyjen suorittaminen mikro-ohjaimessa. Mikro-ohjainten yleisimmät lohkot ja niiden toiminta sekä lohkojen ohjaaminen. Mikro-ohjainten IO-liitynnät, niiden rakenne ja niihin liittyminen oheislaitteilla. Erilaisilla jännitetasoilla toimivien laitteiden/komponenttien liittämien samaan järjestelmään. | ||
| 2. | Mikro-ohjainten oheislaitteet: AD/DA-muuntimet, niihin liittyviä peruskäsitteitä (LSB, referenssi jännite, resoluutio, SAH) ja epäideaalisuuksia (kvantisointivirhe, offsetvirhe, epälineaarisuus) sekä yleisimpien muuntimien toimintaperiaatteet. Näytöt, niihin liittyviä peruskäsitteitä, sekä yksinkertaisten näyttöjen liittäminen mikro-ohjaimeen. HD44780 rajapinta alphanumeeristen näyttöjen liittämisessä. Käyttöliittymien liittäminen mikro-ohjaimeen, yksinkertaiset painonapit ja näppäinmatriisit. | LCD, OLED ja plasmanäyttöjen toimintaperiaatteet. | Direct digital synthesis (DDS) piirit. Näyttöjen historiaa: Nixie-putket. Graafisen näytön liittäminen mikro-ohjaimeen näytönohjainpiirin avulla. |
| 3. | Mittaus ja ohjaus: Mittausjärjestelmän yleinen rakenne sekä analogisen mittaussignaalin muokkaaminen digitaaliseen muotoon ja siinä muodostuvat virheet. Yleisimpiä antureita, kaksitila-anturit, lämpötila-anturit, asema-anturit. Anturien ominaisuuksia kuten erottelukyky, mittausalue,tarkkuus ja toistettavuus sekä mittausvirheet. Toimilaitteita, AC- ja DC- moottoreiden toimintaperiaatteet sekä ominaisuuksia ja niiden liittäminen mikro-ohjaimeen. Askelmoottorien perustyypit, ominaisuuksia sekä ohjausta. Takaisinkytkentä moottorien ohjauksessa. | Antureiden kehitys ja älykkäät anturit. Moottorien servokäyttö. Erilaisten säätöalgoritmien toteuttaminen mikro-ohjaimella (P, PI ja PID) | Langattomat sensoriverkot (WSN) |
| 4. | Sulautetun järjestelmän ohjelmisto: Mikro-ohjaimen ohjelmoimien C- ja assembler kielillä sekä näiden kielien käyttäminen samassa projektissa. Laitteiston läheinen ohjelmointi eli yksittäisten bittien tilan asettaminen ja tutkiminen. Käsitys siitä millaisia laskutoimituksia mikro-ohjaimella on järkevää toteuttaa. | C-kääntäjän muistinkäyttö, eli muuttujien näkyvyys alueet ja mihin muuttujat mikro-ohjaimen muistissa sijoittuvat. Mikro-ohjainten käyttöjärjestelmät ja niiden toiminta. | |
| 5. | Sulautettu sovellus. Sulautetun sovelluksen suunnittelu ja tuotekehitysprosessi VDI2221 standardin mukaisesti. Kommunikaatio sulautetun järjestelmän eri komponenttien välillä sekä eri laitteiden välillä sekä tiedonsiirron peruskäsitteitä. (half/full duplex, synkroninen/asynkroninen, sarjamuotoinen/rinnakkainen) Yleisimmät tiedonsiirtoväylät (RS232, RS485, SPI, I2C, 1-wire, CAN) ja johtokoodit (NRZ, NRZI RZ, Manchester). Sulautetun sovelluksen tehonhallinta, erilaiset energian varastointitavat sekä laitteiston tehonkulutus ja sen pienentäminen. | Tiedonsiirtoon käytettäviä radiopiirejä sekä ethernet-piirejä. |
Opintojakson arvostelu
Tentti, harjoitukset ja harjoitustyö.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Painos,saatavuus... | Tenttimateriaali | Kieli |
| Kirja | Programming and Customizing the AVR microcontroller | Dhananjay V. | 0-07-134666-X | Suomi | |||
| Luentokalvot | Luentokalvot | Suomi |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| ELE-1010 Elektroniikan perusteet I | Pakollinen | |
| ELE-1020 Elektroniikan perusteet II | Pakollinen | |
| ELE-2050 Elektroniikan työkurssi | Pakollinen | |
| ELE-2300 Sulautettujen prosessorisovellusten perusteet | Pakollinen |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |
| Harjoitustyön tekeminen ajoittuu periodeille I, II ja III. Luentoja ja harjoituksia on vain periodeilla I ja II. |