Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Układy wbudowane:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Układy wbudowane | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Systemów, Sygnałów i Elektroniki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Witold Mickiewicz <Witold.Mickiewicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Andrzej Biedka <Andrzej.Biedka@zut.edu.pl>, Sławomir Kocoń <Slawomir.Kocon@zut.edu.pl>, Piotr Okoniewski <Piotr.Okoniewski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 9 | Grupa obieralna | 2 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wiadomości z zakresu podstaw techniki analogowej, techniki cyfrowej i podstaw informatyki |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z budową i zasadą pracy mikroprocesora, mikrokontrolera i całego systemu wbudowanego. |
| C-2 | Nauczenie studentów tworzenia i uruchamiania prostych programów w języku C dla wybranego typu mikrokontrolera / platformy systemu wbudowanego. Zapoznanie z obsługą środowisk IDE dla wybranych mikrokontrolerów i platform. |
| C-3 | Nauczenie studentów wykorzystywania mikroprocesorów i mikrokontrolerów we własnych, prostych układach sterowania i komunikacji systemów wbudowanych. |
| C-4 | Nabycie świadomości odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Organizacja zajęć. Omówienie stanowiska dydaktycznego, zapoznanie ze środowiskiem IDE. Wprowadzenie do języka C dla mikrokontrolera. | 3 |
| T-L-2 | Obsługa portów I/O mikrokontrolera. Instrukcje logiczne i arytmetyczne w obsłudze portów. | 3 |
| T-L-3 | Układy czasowo-licznikowe mikrokontrolera. Tworzenie programów z wykorzystaniem różnych trybów pracy układów czasowo-licznikowych. | 3 |
| T-L-4 | Wektoryzowany układ przerwań mikrokontrolera. Tworzenie programów przerwaniowej obsługi układów czasowo-licznikowych. | 3 |
| T-L-5 | Układy wprowadzania i wyświetlania informacji. Układy stykowe, klawiatury i wyświetlacze siedmio-segmentowe. | 3 |
| T-L-6 | Oprogramowanie kanałów PWM. | 3 |
| T-L-7 | Oprogramowanie przetwornika AC mikrokontrolera. | 3 |
| T-L-8 | Oprogramowanie portu szeregowego UART. Transmisja informacji do komputera PC. | 3 |
| T-L-9 | Obsługa pamięci masowych w systemach wbudowanych. | 3 |
| T-L-10 | Środowisko IDE platformy Arduino. Sensory i elementy wykonawcze w systemach wbudowanych. Komunikacja bezprzewodowa w systemach wbudowanych. | 3 |
| T-L-11 | Konfiguracja programowa 32-bitowego systemu wbudowanego na przykładzie STM32. | 3 |
| T-L-12 | Implementacja algorytmów przetwarzania sygnałów w mikrokontrolerze 32-bitowym. | 3 |
| T-L-13 | Omówienie stanowiska dydaktycznego i zapoznanie ze środowiskiem programowania układów FPGA. | 3 |
| T-L-14 | Tworzenie prostych projektów w oparciu o układy programowalne FPGA | 3 |
| T-L-15 | Zaliczenie zajęć laboratoryjnych. | 3 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Rys historyczny, podstawowe pojęcia związane z techniką mikroprocesorową: magistrala, bramka trójstanowa. Ogólna budowa mikroprocesora, schemat blokowy systemu mikroprocesorowego. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemów mikroprocesorowch. | 3 |
| T-W-2 | Rozkazy mikroprocesora: struktura rozkazu, sposoby zapisu rozkazu, cykl wykonania, rozkazy jedno i wielobajtowe. Lista rozkazów mikroprocesora, typy rozkazów. Język asemblera, programy tłumaczące. | 3 |
| T-W-3 | Port równoległy jako podstawowy kanał komunikacyjny systemu mikroprocesorowego. Budowa portu na wybranych przykładach rodzin mikrokontrolerów, rejestry konfiguracyjne portu. Parametry elektryczne linii portu, przykłady przyłączania urządzeń wyjściowych i wejściowych. Przykłady programowania portów równoległych. | 3 |
| T-W-4 | Układy czasowo-licznikowe systemów mikroprocesorowych. Budowa, tryby pracy, przeznaczenie, programowanie. Przegląd typowych rozwiązań. | 2 |
| T-W-5 | System przerwań, idea pracy, przeznaczenie, przykłady programowe dla wybranych rodzin mikrokontrolerów. | 2 |
| T-W-6 | Transmisja szeregowa synchroniczna i asynchroniczna, USART. Magistrale szeregowe: SPI, I2C, 1-Wire, CAN. Charakterystyka, obszar zastosowań. Systemy komunikacji bezprzewodowej w systemach wbudowanych. | 3 |
| T-W-7 | Akwizycja danych w systemach wbudowanych. Przetworniki A/C i C/A w systemie mikroprocesorowym. Charakterystyka przetworników, parametry, warunki poprawnej pracy. Przegląd typowych rozwiązań dla wybranych rodzin mikrokontrolerów. | 2 |
| T-W-8 | Taktowanie mikroprocesora, dystrybucja zegara. Układy nadzorcze – Watchdog. Układy RTC. Tryby obniżonego poboru mocy mikrokontrolera. | 2 |
| T-W-9 | Struktura pamięci mikrokontrolera na przykładzie wybranych mikrokontrolerów. Tryby adresowania pamięci i ich obszar zastosowania. Stos: przeznaczenie, implementacja, praca stosu na przykładzie wybranych rozkazów. Podprogram. | 2 |
| T-W-10 | Mikrokontrolery 16- i 32-bitowe. Architektura nowoczesnych mikrokontrolerów. Przegląd współczesnych platform systemów wbudowanych. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego i ich wykorzystanie w systemach wbudowanych. | 2 |
| T-W-11 | Układy programowalne w systemach wbudowanych. Platformy SoC. | 1 |
| T-W-12 | Zasady stosowania języków opisu sprzętu. | 3 |
| T-W-13 | Środowiska programowania mikrokontrolerów i systemów wbudowanych. IP core i softprocesory. Zaliczenie wykładów. | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 45 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych | 28 |
| A-L-3 | Konsultacje | 2 |
| 75 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Samodzielne studia literaturowe | 15 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 5 |
| 50 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład z wykorzystaniem multimediów. |
| M-2 | Zajęcia laboratoryjne z wykorzystaniem zestawów ćwiczeniowych, w czasie których studenci napiszą i uruchomią przykłady programowe. |
| M-3 | Samodzielne wykonanie projektu urządzenia z wykorzystaniem mikrokontrolera. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po cyklu wykładów na podstawie pracy pisemnej i egzaminu ustnego |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena z pracy pisemnej sprawdzającej przygotowanie studenta do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po praktycznym zaliczeniu zajęć laboratoryjnych na podstawie nabytych umiejętności oraz ocen cząstkowych. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_W01 Student ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy mikroprocesorów, mikrokontrolerów oraz zastosowań mikrokontrolerów i systemów wbudowanych. | AR_1A_W04, AR_1A_W06 | — | — | C-1, C-3 | T-W-1, T-W-2, T-W-9, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8 | M-1 | S-1 |
| AR_1A_C25.1_W02 Student ma uporządkowaną wiedzę w zakresie tworzenia oprogramowania mikrokontrolerów i systemów wbudowanych. | AR_1A_W06, AR_1A_W04 | — | — | C-2, C-4 | T-W-11, T-W-13, T-W-12, T-W-10 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_U01 Student potrafi dobrać strukturę, skonfigurować i oprogramować wybrany mikrokontroler lub system wbudowany na potrzeby realizacji systemu automatycznego sterowania urządzeniem bądź procesem. | AR_1A_U07, AR_1A_U06 | — | — | C-1, C-2, C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-15, T-L-13, T-L-11, T-L-10, T-L-9, T-L-14, T-L-12 | M-2 | S-3 |
| AR_1A_C25.1_U02 Student potrafi dobrać środowisko deweloperskie właściwe do realizacji projekowanngo systemu. Student potrafi stworzyć, uruchomić i przetestować oprogramowanie systemu. | AR_1A_U06, AR_1A_U07 | — | — | C-2, C-4 | T-L-9, T-L-15, T-L-8, T-L-10, T-L-6, T-L-12, T-L-11, T-L-1, T-L-4, T-L-13, T-L-5, T-L-14, T-L-7, T-L-3, T-L-2 | M-2 | S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_K01 Student jest świadomy odpowiedzialności za pracę własną oraz wykazuje gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. | AR_1A_K03 | — | — | C-4 | T-L-1, T-L-10, T-L-13 | M-2, M-3 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_W01 Student ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy mikroprocesorów, mikrokontrolerów oraz zastosowań mikrokontrolerów i systemów wbudowanych. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| AR_1A_C25.1_W02 Student ma uporządkowaną wiedzę w zakresie tworzenia oprogramowania mikrokontrolerów i systemów wbudowanych. | 2,0 | Student uzyskał poniżej 50% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Student uzyskał pomiędzy 50% a 60% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Student uzyskał pomiędzy 61% a 70% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Student uzyskał pomiędzy 71% a 80% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Student uzyskał pomiędzy 81% a 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Student uzyskał powyżej 90% z części egzaminu dotyczącego efektu kształcenia. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_U01 Student potrafi dobrać strukturę, skonfigurować i oprogramować wybrany mikrokontroler lub system wbudowany na potrzeby realizacji systemu automatycznego sterowania urządzeniem bądź procesem. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| AR_1A_C25.1_U02 Student potrafi dobrać środowisko deweloperskie właściwe do realizacji projekowanngo systemu. Student potrafi stworzyć, uruchomić i przetestować oprogramowanie systemu. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2,0 (ndst). |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,00 do 3,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,25 do 3,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3,75 do 4,24 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4,25 do 4,74 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4,75 (po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku). |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C25.1_K01 Student jest świadomy odpowiedzialności za pracę własną oraz wykazuje gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. | 2,0 | |
| 3,0 | Student jest świadomy odpowiedzialności za pracę własną oraz wykazuje gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Daca W., Mikrokontrolery od układów 8-bitowych do 32-bitowych., MIKOM, 2000
- Kardaś M., Mikrokontrolery AVR, język C, podstawy programowania, ATNEL, Szczecin, 2011, 2
- Francuz T., Język C dla mikrokontrolerów AVR. Od podstaw do zaawansowanych aplikacji., Helion, Gliwice, 2014, 2
- Szymczyk P., Systemy operacyjne czasu rzeczywistego, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH w Krakowie, Kraków, 2003
- Ułasiewicz J., Systemy czasu rzeczywistego. QNX6 Neutrino., BTC, Warszawa, 2007
Literatura dodatkowa
- Philips, Atmel, Microchip, Karty katalogowe mikrokontrolerów, 2018
- Laplante Philips A., Real-time systems. Design and analysis (3rd ed.), IEEE Press, J. Wiley & Sons Publication, New York, 2004