Vgrajeni sistemi v avtomatiki

Opis predmeta

Osnovna zasnova vgrajenih sistemov – Von Neumanov računalniški model,

Razlaga principov na primeru, npr. ARM7 jedro procesorja (zgradba, enote, cevovod, MMU),

Programiranje v zbirniku,

Prekinitve (procesorski načini, prioritete dogodkov, vektorska tabela, sklad, negnezdeni, gnezdeni prekinitveni program, prioritete)

Izvajanje v realnem času (uporaba časovnikov, čuvaj časa),

Priključevanje V/I periferije na paralelna vrata, specifičnosti sistemov v avtomatiki,

Priključevanje V/I periferije preko sinhronskih in asinhronskih vodil,

Pomnilnik in povezovanje, sinhronski/asinhronski,

Prenašanje podatkov s pomočjo neposrednega dostopa (DMA),

Razvojni pristopi, debuging (razhroščevanje), testna orodja in tehnike

Cilji in kompetence

(a) Spoznati teoretične osnove zgradbe vgrajenih sistemov, primarno tistih v avtomatiki.

(b) Uporaba razvojnega sistema preko zbirnika in jezika C.

(c) Nadgrajevanje znanj iz Programiranje I in II, Digitalna tehnika v funkcionalen vgrajeni sistem (pri čemer je periferija v laboratoriju podana).

(d) Končno: samostojnost pri uporabi vgrajenih sistemov, prekinitev, časovnikov, čuvaja časa.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja v raznih oblikah, navodila za laboratorijske vaje, individualno laboratorijsko delo. Vsak študent uporablja lasten zmogljiv razvojni sistem, sicer cenovnega razreda enega učbenika. Praktične vaje v obliki, ki omogoča nadaljnjo poglobljeno individualno delo. Za specifična področja so vabljeni predavatelji iz mednarodno priznane slovenske industrije na tem področju.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

pojasniti zgradbo mikrokrmilnika in vgrajenega sistema kot celote,
zasnovati kompleksnejše programe vgrajenega sistema v C jeziku,
uporabiti zbirnik za osnovno programiranje mikrokrmilnika,
izdelati programe z uporabo časovnikov,
analizirati delovanje programov po korakih in kot celota, s spremljanjem stanja v notranjih enotah mikrokrmilnika,
zasnovati prekinitvene programe.

Reference nosilca

REJC, Jure, KOVAČIČ, Franc, TRPIN, Anton, REJC, Danilo, ŠTRUS, Miran, OBID, Pavle, MUNIH, Marko. The measuring and control system for improved model based diastat filling quality. Expert systems with applications, 2013, vol. 40, no. 1, str. 64-74.
BERAVS, Tadej, PODOBNIK, Janez, MUNIH, Marko. Three-axial accelerometer calibration using Kalman filter covariance matrix for online estimation of optimal sensor orientation. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 2012, vol. 61, no. 9, str. 2501-2511.
JAKOPIN, Blaž, MIHELJ, Matjaž, MUNIH, Marko. An unobtrusive measurement method for assessing physiological response in physical human-robot interaction. IEEE transactions on human-machine systems, 2017, vol. 47, no. 4, str. 474-4855.
RIHAR, Andraž, MIHELJ, Matjaž, KOLAR, Janko, PAŠIČ, Jure, MUNIH, Marko. Sensory data fusion of pressure mattress and wireless inertial magnetic measurement units. Medical & biological engineering & computing, ISSN 0140-0118. 2015, vol. 53, no. 2, str. 123-135.
ŠLAJPAH, Sebastjan, KAMNIK, Roman, MUNIH, Marko. Kinematics based sensory fusion for wearable motion assessment in human walking. Computer methods and programs in biomedicine, 2014, vol. 116, no. 2, str. 131-144.

Temeljni viri in literatura

Tammy Noergaard, Embeded Systems Arhitecture – A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, CreateSpace , 0-123-82196-7.
Jonathan W. Valvano, Real-Time Interfacing to Arm® Cortex(TM)-M Microcontrollers, CreateSpace, 2011, ISBN ISBN-10: 1-463-59015-6.
Steve Furber, ARM System-On-Chip Arhitecture, Addison Wesley, 2000, ISBN 0-201-67519-6.