Opinto-opas 2010-2011
Jatko

Perus Pori KV Jatko Avoin

|Tutkinnot|     |Opintokokonaisuudet|     |Opintojaksot|    

Opinto-opas 2010-2011

ELE-7050 Sulautetut prosessorisovellukset, 5 op
Embedded Processor Applications

Vastuuhenkilö

Timo Vuorela

Opetus

Opetusmuoto P1 P2 P3 P4 Kesä Toteutuskerrat Luentoajat ja -paikat
Luennot
Harjoitukset
 2 h/vko
 2 h/vko
+2 h/vko
+2 h/vko


 


 


 
ELE-7050 2010-01 Maanantai 10 - 12, SM221
Keskiviikko 10 - 12, SJ208
Torstai 10 - 12, SJ208

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:

Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan

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 
ELE-7050 Sulautetut prosessorisovellukset, 5 op 74470 Sulautetut prosessorisovellukset, 3 ov  

Lisätiedot

Soveltuu jatko-opinnoiksi

Tarkempia tietoja toteutuskerroittain

Toteutus Kuvaus Opetusmuodot Toteutustapa
ELE-7050 2010-01 Harjoitustyön tekeminen ajoittuu periodeille I, II ja III. Luentoja ja harjoituksia on vain periodeilla I ja II.        

Viimeksi muokattu22.02.2010