Основи проєктування програмно-апаратних засобів
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка
Код дисципліни: 6.172.07.E.142
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Ст. викл., к.т.н. Бенч Андрій Ярославович,
проф., д.т.н. Бондарєв Андрій Петрович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
- здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу (ЗК-1);
- здатність до застосування знань на практиці (ЗК-2);
- здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел;
- здатність вчитись та оволодівати сучасними знаннями (ЗК-7)
- мати дослідницькі навички;
фахові компетентності:
- знання з обчислювальної техніки та програмування, володіння навичками роботи з комп'ютером для розроблення та тестування програмного забезпечення для програмно-апаратних засобів радіотехнічних систем (вбудованих систем);
- здатність використовувати технології проектування, брати участь в модернізації та реконструкції обладнання та пристроїв, зокрема з метою підвищення їх ефективності;
- базові знання наукових понять, теорій і методів, необхідних для розуміння принципів роботи та функціонального призначення програмно-апаратних засобів телекомунікаційних та радіотехнічних систем та пристроїв, електронного обладнання та устаткування.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
• знати призначення апаратної та програмної частин програмно-апаратних засобів
• мати загальне розуміння про фізичні процеси, що відбуваються при функціонуванні програмно - апаратних засобів..
• працювати із сенсорами, що приєднуються за допомогою інтерфейсів GPIO, I2C, SPI.
• здійснювати передачу даних за допомогою послідовних інтерфейсів типу UART.
вміти реалізовувати поставлені йому завдання за допомогою програмування та відлагодження програмно - апаратних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмування апаратних засобів
Проектування програмно-апаратних систем
Тестування програмного забезпечення програмно-апаратних систем
Короткий зміст навчальної програми: Програма навчальної дисципліни “Основи проектування програмно-апаратних засобів” укладена для студентів інституту телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки, які навчаються за спеціальністю Телекомунікації та радіотехніка.
Навчальна дисципліна присвячена вивченню сучасних тенденцій розвитку програмно-апаратних засобів, особливостей архітектури програмно-апаратних засобів. Розглянута структура типових програмно-апаратних засобів, інтерфейси обміну даними програмно-апаратних засобів (UART, I2C, SPI, RS-485), особливості програмної реалізації терміналів та роботи із ними. Проаналізовано алгоритми обробки інформації в програмно-апаратних засобах.
Опис: Назви тем
Тема 1 Вступ.
Лекція 1. Мета вивчення та зміст предмету. Загальні відомості про вбудовані системи (embedded systems). Історія розвитку, перспективи, можливості сучасних мікроконтролерів. Відомі компанії виробники мікроконтроллерів (STMicroelectronics, Atmel, Cypress, )
Тема 2 Сучасні тенденції розвитку ПАЗ.
Лекція 2. Життєвий цикл розробки програмного забезпечення (SDLC)
Лекція 3. Система на кристалі (System on Chip). Інтернет речей (Internet of Things)
Тема 3. Особливості архітектури програмного забезпечення для ПАЗ
Лекція 4. Рівні програмного забезпечення для вбудованих систем: програмне забезпечення, прошивка (firmware), обладнання. Створення шару апаратних абстракцій (HAL). Особливості реалізації HAL на різних платформах.
Лекція 5. Структура типових ПАЗ. Сенсори. Актуатори. Пристрої вводу та виводу інформації. Засоби відображення, передачі та обробки інформації.
Тема 4. Інтерфейси обміну даними ПАЗ.
Лекція 6. Інтерфейс універсального асинхронного приймача-передавача (UART, RS232). Програмні реалізації терміналів (Tera Term, Putty, Real Term)
Лекція 7. Інтерфейс I2C.
Лекція 8. Інтерфейс SPI.
Лекція 9. Інтерфейс (RS-485, EIA-485)
Лекція 10. Приклади програмного коду реалізації взаємодії із сенсорами за допомогою інтерфейсів I2C, SPI
Тема 5. Алгоритми обробки інформації в ПАЗ.
Лекція 11. Організація цифрової обробки сигналів (DSP).
Лекція 12. Алгоритми штучного інтелекту в ПАЗ. Поняття edge computing inference engines.
Лекція 13. Приклади програмного коду реалізації алгоритмів обробки сигналів.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на лабораторних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
• вибіркове усне опитування перед початком занять;
• фронтальне стандартизоване опитування за картками, тестами протягом 5-10 хв.;
• фронтальна перевірка виконання домашніх завдань;
• оцінка активності студента у процесі занять, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і визначень, доповнень попередніх відповідей і т. ін.
Контрольні запитання поділяються на:
а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
в) питання-репліки – виявити причинно-наслідкові зв’язки;
г) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації;
д) питання репродуктивного характеру – визначення практичного значення;
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та виконання контрольної роботи.
Тестування за пройденими темами (у віртуальному навчальному середовищі).
Захист лабораторних робіт у вигляді опитування за оформленими звітами.
Екзаменаційний контроль (письмова компонента – тести і індивідуальна задача, усна компонента – опитування за переліком питань, які підлягають вивченню і виносяться на семестровий контроль.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (45 балів):
- лабораторні роботи - 35 балів;
- проміжний контроль - 10 балів.
Екзаменаційний контроль (55 балів):
- письмова компонента - 50 балів;
- усна компонента - 5 балів.
ЗАГАЛОМ: 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Навчально-методичне забезпечення
1. Бенч А.Я., Бондарєв А.П., Маньковського С.В. Проектування програмно-апаратних засобів. Конспект лекцій.для студентів спеціальності “Телекомунікації та радіотехніка”. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. –70 с..
2. Лабораторний практикум з дисципліни " Проектування програмно-апаратних засобів ".
3. Електронний навчально-методичний комплекс з дисципліни " Проектування програмно-апаратних засобів ".
8. Рекомендована література
Базова
1. Бенч А.Я., Бондарєв А.П., Маньковського С.В. Проектування програмно-апаратних засобів. Конспект лекцій.для студентів спеціальності “Телекомунікації та радіотехніка”. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. –70 с.
Допоміжна
2. Robert Ashby. Designer's Guide to the Cypress PSoC
3. PSoC® 4 Pioneer Kit Guide (http://www.cypress.com/file/46056/download)
4. Joseph Yiu. The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Second Edition
9. Інформаційні ресурси
http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=11746
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Основи проєктування програмно-апаратних засобів (курсова робота)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка
Код дисципліни: 6.172.07.E.146
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Ст. викл., к.т.н. Бенч Андрій Ярославович,
проф., д.т.н. Бондарєв Андрій Петрович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
- здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу (ЗК-1);
- здатність до застосування знань на практиці (ЗК-2);
- здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел;
- здатність вчитись та оволодівати сучасними знаннями (ЗК-7)
- мати дослідницькі навички;
фахові компетентності:
- знання з обчислювальної техніки та програмування, володіння навичками роботи з комп'ютером для розроблення та тестування програмного забезпечення для програмно-апаратних засобів радіотехнічних систем (вбудованих систем);
- здатність використовувати технології проектування, брати участь в модернізації та реконструкції обладнання та пристроїв, зокрема з метою підвищення їх ефективності;
- базові знання наукових понять, теорій і методів, необхідних для розуміння принципів роботи та функціонального призначення програмно-апаратних засобів телекомунікаційних та радіотехнічних систем та пристроїв, електронного обладнання та устаткування.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
• знати призначення апаратної та програмної частин програмно-апаратних засобів
• мати загальне розуміння про фізичні процеси, що відбуваються при функціонуванні програмно - апаратних засобів..
• працювати із сенсорами, що приєднуються за допомогою інтерфейсів GPIO, I2C, SPI.
• здійснювати передачу даних за допомогою послідовних інтерфейсів типу UART.
вміти реалізовувати поставлені йому завдання за допомогою програмування та відлагодження програмно - апаратних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмування апаратних засобів
Проектування програмно-апаратних систем
Тестування програмного забезпечення програмно-апаратних систем
Короткий зміст навчальної програми: Програма навчальної дисципліни “Основи проектування програмно-апаратних засобів” укладена для студентів інституту телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки, які навчаються за спеціальністю Телекомунікації та радіотехніка.
Навчальна дисципліна присвячена вивченню сучасних тенденцій розвитку програмно-апаратних засобів, особливостей архітектури програмно-апаратних засобів. Розглянута структура типових програмно-апаратних засобів, інтерфейси обміну даними програмно-апаратних засобів (UART, I2C, SPI, RS-485), особливості програмної реалізації терміналів та роботи із ними. Проаналізовано алгоритми обробки інформації в програмно-апаратних засобах.
Опис: Назви тем
Тема 1 Вступ.
Лекція 1. Мета вивчення та зміст предмету. Загальні відомості про вбудовані системи (embedded systems). Історія розвитку, перспективи, можливості сучасних мікроконтролерів. Відомі компанії виробники мікроконтроллерів (STMicroelectronics, Atmel, Cypress, )
Тема 2 Сучасні тенденції розвитку ПАЗ.
Лекція 2. Життєвий цикл розробки програмного забезпечення (SDLC)
Лекція 3. Система на кристалі (System on Chip). Інтернет речей (Internet of Things)
Тема 3. Особливості архітектури програмного забезпечення для ПАЗ
Лекція 4. Рівні програмного забезпечення для вбудованих систем: програмне забезпечення, прошивка (firmware), обладнання. Створення шару апаратних абстракцій (HAL). Особливості реалізації HAL на різних платформах.
Лекція 5. Структура типових ПАЗ. Сенсори. Актуатори. Пристрої вводу та виводу інформації. Засоби відображення, передачі та обробки інформації.
Тема 4. Інтерфейси обміну даними ПАЗ.
Лекція 6. Інтерфейс універсального асинхронного приймача-передавача (UART, RS232). Програмні реалізації терміналів (Tera Term, Putty, Real Term)
Лекція 7. Інтерфейс I2C.
Лекція 8. Інтерфейс SPI.
Лекція 9. Інтерфейс (RS-485, EIA-485)
Лекція 10. Приклади програмного коду реалізації взаємодії із сенсорами за допомогою інтерфейсів I2C, SPI
Тема 5. Алгоритми обробки інформації в ПАЗ.
Лекція 11. Організація цифрової обробки сигналів (DSP).
Лекція 12. Алгоритми штучного інтелекту в ПАЗ. Поняття edge computing inference engines.
Лекція 13. Приклади програмного коду реалізації алгоритмів обробки сигналів.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на лабораторних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
• вибіркове усне опитування перед початком занять;
• фронтальне стандартизоване опитування за картками, тестами протягом 5-10 хв.;
• фронтальна перевірка виконання домашніх завдань;
• оцінка активності студента у процесі занять, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і визначень, доповнень попередніх відповідей і т. ін.
Контрольні запитання поділяються на:
а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
в) питання-репліки – виявити причинно-наслідкові зв’язки;
г) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації;
д) питання репродуктивного характеру – визначення практичного значення;
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та виконання контрольної роботи.
Тестування за пройденими темами (у віртуальному навчальному середовищі).
Захист лабораторних робіт у вигляді опитування за оформленими звітами.
Екзаменаційний контроль (письмова компонента – тести і індивідуальна задача, усна компонента – опитування за переліком питань, які підлягають вивченню і виносяться на семестровий контроль.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (45 балів):
- лабораторні роботи - 35 балів;
- проміжний контроль - 10 балів.
Екзаменаційний контроль (55 балів):
- письмова компонента - 50 балів;
- усна компонента - 5 балів.
ЗАГАЛОМ: 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Навчально-методичне забезпечення
1. Бенч А.Я., Бондарєв А.П., Маньковського С.В. Проектування програмно-апаратних засобів. Конспект лекцій.для студентів спеціальності “Телекомунікації та радіотехніка”. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. –70 с..
2. Лабораторний практикум з дисципліни " Проектування програмно-апаратних засобів ".
3. Електронний навчально-методичний комплекс з дисципліни " Проектування програмно-апаратних засобів ".
8. Рекомендована література
Базова
1. Бенч А.Я., Бондарєв А.П., Маньковського С.В. Проектування програмно-апаратних засобів. Конспект лекцій.для студентів спеціальності “Телекомунікації та радіотехніка”. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. –70 с.
Допоміжна
2. Robert Ashby. Designer's Guide to the Cypress PSoC
3. PSoC® 4 Pioneer Kit Guide (http://www.cypress.com/file/46056/download)
4. Joseph Yiu. The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Second Edition
9. Інформаційні ресурси
http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=11746
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).