Robotski in merilni vgrajeni sistemi

Opis predmeta

Uvod v razvoj sistemov v realnem času in kompleksnih vgrajenih sistemov
obravnava prekinitev
načrtovanje programske opreme vgrajenih sistemov
sinhronizacija programske in strojne opreme
delovanje v realnem času
arhitektura kompleksnega vgrajenega sistema (večjedrna, SoC)
večopravilnost in izmenjava podatkov (ROS – Robot Operating System)
hiter razvoj časovno kritičnih vgrajenih sistemov
razvoj visoko determinističnih procesov na osnovi FPGA Teoretična snov je podprta s praktičnimi primeri na strojni opremi zasnovani na ARM, xPC, Compact-RIO arthitekturi.

Cilji in kompetence

Predmet je namenjen analizi, uporabi in razvoju kompleksnih vgrajenih sistemov na področjih robotike in merilnih sistemov. Slušatelja seznanja s procesi, organizacijo in arhitekturo vgrajenih sistemov ter njihovo medsebojno interakcijo. Glavni poudarek je na različnih aspektih arhitekture programov, njihovem načrtovanju pri vgrajenih sistemih, komunikaciji s periferijo in specifičnega vmesnika za uporabnika.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, navodila za laboratorijske vaje, individualno laboratorijsko delo. Praktične vaje v obliki, ki omogoča nadaljnje poglobljeno individualno delo. Za specifična področja so vabljeni predavatelji specialisti na konkretnem področju.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

– razložiti principe delovanja vgrajenega sistema na nivoju dogajanja v procesorju in pomnilniku,

– razviti preprost mikrokrmilniški program v zbirniku,

– zasnovati konfiguracijo strojne in programske opreme vgrajenega sistema,

– razviti večopravilno aplikacijo na nivoju višjenivojskega programskega jezika v realnem času z različnimi vhodi in izhodi,

– razviti programsko aplikacijo v grafičnem okolju za zajem in obdelavo meritev v realnem času,
– pojasniti principe delovanja sistemov v realnem času, razvrščanja in zagotavljanja zanesljivosti v splošnem tehničnem okolju.

Reference nosilca

AMBROŽ, Miha, HUDOMALJ, Uroš, MARINŠEK, Alexander, KAMNIK, Roman. Raspberry Pi-based low-cost connected device for assessing road surface friction. Electronics, Mar. 2019, vol. 8, iss. 3, str. 1-16.
ŠLAJPAH, Sebastjan, KAMNIK, Roman, MUNIH, Marko. Compensation for magnetic disturbances in motion estimation to provide feedback to wearable robotic systems. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering, Dec. 2017, vol. 25, no. 12, str. 2398-2406.
AMBROŽIČ, Luka, GORŠIČ, Maja, GEEROMS, Joost, FLYNN, Louis, LOVA, Molino, KAMNIK, Roman, MUNIH, Marko, VITIELLO, Nicola. Cyberlegs : a user-oriented robotic transfemoral prosthesis with whole-body awareness control. IEEE robotics & automation magazine, Dec. 2014, vol. 21, no. 4, str. 82-9
BEGUŠ, Samo, BEGEŠ, Gaber, DRNOVŠEK, Janko, HUDOKLIN, Domen. A novel NIR laser-based sensor for measuring the surface moisture in polymers. Sensors and actuators. A, Physical, Jan. 2015, vol. 221, str. 53-59.
KENTVED, Anders Bonde, HEINONEN, Martti, HUDOKLIN, Domen. Practical study of psychrometer calibrations. International journal of thermophysics, vol. 33, no. 8/9, Sep. 2012 str. 1408-1421.

Temeljni viri in literatura

Tammy Noergaard, Embeded Systems Arhitecture – A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, Elsevier, 2005, ISBN 0-7506-7792-9.
Jonathan W. Valvano, Embeded Microcomputer Systems – Real Time Interfacing, Brooks/Cole, 2000, ISBN 0-534-36642-
A. Burns, A. Welling, Real-Time Systems and Programing Languages, Addison-Wesley, 1997, ISBN-13: 978-0201403657.
Wyatt Newman, A Systematic Approach to Learning Robot Programming with ROS. CRC Press, 2017, ISBN 978-1498777827.
National Instruments, NI LabVIEW for CompactRIO Developer’s Guide, http://www.ni.com, 2016