Вбудовані пристрої у радіоелектронних системах
Спеціальність: Смарт пристрої у радіоелектроніці і вбудовані системи
Код дисципліни: 7.172.10.O.001
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Радіоелектронних технологій інформаційних систем
Лектор: проф. Шаповалов Юрій Іванович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Інтегральна компетентність (ІНТ): Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки смарт і вбудованих систем або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів проектування радіоелектронних смарт пристроїв і вбудованих систем та характеризуються комплексністю чи невизначеністю умов.
загальні компетентності: ЗК1. Здатність навчатися, сприймати набуті знання в предметній області та інтегрувати їх із уже наявними. ЗК3. Здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел. ЗК4. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані рішення. ЗК6. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху. ЗК7. Навички використання інформаційних та комунікативних технологій, впровадження комп’ютерних програм та використання існуючих.
фахові компетентності: ФК-2. Базові уявлення про будову, принцип дії, особливості структури та функціонування інтелектуальних радіосистем різного призначення та їх основні характеристики. ФК3. Базові знання основних положень концепції комплексного забезпечення безпеки смарт пристроїв і вбудованих систем, апаратно-програмного забезпечення телерадіоінформаційних пристроїв. ФК4. Базові уявлення про засоби вимірювання характеристик вузлів та пристроїв електронних смарт пристроїв і вбудованих систем, їх налагодження та діагностику.
Результати навчання: РН1: ЗН1. Знання принципів побудови радіотехнічних систем (РТС) за їх призначенням, а саме, радіолокаційних радіонавігаційних систем та систем передавання інформації. ЗН3. Знання методик випробування, експериментального та теоретичного дослідження окремих вузлів смарт систем та вбудованих пристроїв і радіотехнічних систем в цілому. ЗН6. Знання принципів побудови та функціонування, теорії та методів проектування сучасних вбудованих пристроїв та систем. ЗН7. Знання властивостей та основних параметрів засобів виявлення, які базуються на різних фізичних принципах. ЗН8. Знання фізичних принципів функціонування радіотехнічних пристроїв та систем захисту інформації.
РН2: ЗН9. Знання основних шляхів підвищення завадостійкості. радіотехнічних пристроїв і в цілому системи захисту інформації.
РНЗ: УМ1. Уміння проводити розрахунки радіотехнічних смарт та вбудованих систем різного призначення із заданими функціями, вибирати компоненти та засоби електронної техніки для них. УМ2. Уміння здійснювати випробовування смарт пристроїв і вбудованих систем, а також дослідження їх властивостей.
УМ3. Уміння використовувати засоби систем розробки та автоматизованого проектування, уміння аналізувати науково-технічну літературу, у тому числі іноземною мовою, щодо стану, тенденцій та розвитку електронної техніки та сучасних РТС.
УМ6. Здатність розробляти смарт - пристрої та модулі зв’язку вбудованих систем відповідно до діючих специфікацій та інших нормативних документів. УМ7. Уміння здійснити вибір оптимальної конфігурації вбудованої системи, провести розрахунки складових її частин. УМ8. Уміння аналізувати інформаційні сигнали смарт-пристроїв, у тому числі спричинені порушеннями при зовнішньому втручанні.
РН4: КОМ1. Уміння спілкуватись, включаючи усну та письмову комунікацію українською та іноземною мовами (англійською, німецькою, італійською, французькою, іспанською).
РН5: АіВ2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання упродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: 1. Цифрова схемотехніка
2. Програмування апаратних засобів
3. МПС у ТК і РТ
4. Основи моделювання та проектування програмно-апаратних радіоелектронних засобів
Короткий зміст навчальної програми: У дисципліні розглядаються питання проектування радіоелектронних вбудованих пристроїв на мікропроцесорах. Детально розглядаються мікропроцесорне ядро Cortex-M3 та його програмування на мові Асемблер. Проводяться лабораторні заняття з виконання проектів у інтегрованому середовищі PSoC® Creator™. Студенти навчаються проектувати радіоелектронні пристрої з вбудованими системами на прикладах різного типу цифрових фільтрів. Розглядаються питання побудови вбудованих систем для керування пристроями і системами. Приділяється увага використанню МП у системах цифрової обробки сигналів.
Опис: 1 ВСТУП. Знайомство з вбудованими системами. Особливості вбудованих систем. Робота у реальному часі. Багатозадачність. Програмно апаратний дуалізм.
2 Програмування вбудованих систем. Мови Сі і Асемблер. Переваги мов високого рівня. Основні положення методу структурного проектування.
3 Основні типи процесорних архітектур: фон-Неймана, гарвардська, конвеєрна RISC-процесорів, модифікована гарвардська архітектура
4 Архітектура процесорних ядер ARM CORTEX-M3/4/4F/ Операційні блоки. Периферійні пристрої. Модулі налагоджування. Система шин. Опційні модулі.Основні характеристики ядра. Режими роботи. Стани МП.
5 Уніфікована карта пам’яті процесорних ядер ARM.
6 Програмна модель процесорів CORTEX. Структура, RISC-архітектура.
7 Програмна модель процесорів CORTEX. Регістри, уніфікований синтаксис.
8 Програмна модель процесорів CORTEX. Гнучкий другий операнд.
9 Технологія розробки програм з використанням КРОСС-засобів. Інтегроване середовище розробки. Мови програмування. Призначення псевдокоманд. Використання символьних імен. Секціонування модулів.
10 Перші кроки програмування на Асемблері. Структура стартового файлу. Як створити новий проект. Як перейти до редагування початкового файлу. Як виконати трансляцію. Як завантажити на налагоджування.
11 Доступ до даних у регістрах ЦПП і пам’яті. Команди пересилання даних. Непряма адресація операндів у пам’яті. Команди роботи з пам’яттю. Цикли. Підпрограми.
12 Робота з бітовими змінними. Реалізація логічних контролерів і дискретних автоматів.
13 Робота з бітовими змінними (продовження). Програмна реалізація логічних контролерів
14 Поняття про ОСРЧ. Мета ОСРЧ. Конструкції ОСРЧ. Структури даних. Задачі. Управління задачами.
15 Основні інструменти ядра ОСРЧ. Проблеми ОСРЧ. Створення ОСРЧ. Приклади ОСРЧ.
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;
- 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.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль - 30
Екзаменаційний контроль:
письмова компонента - 50
усна компонента - 20
Разом за дисципліну - 100
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: 1. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Створення, налагодження та виконання проектів у інтегрованому середовищі PSoC® Creator™ (робочі матеріали)
2. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Виведення інформації на LCD-дисплей допомогою набору PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
3. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Переривання в системі набору CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
4. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Цифро – аналогове перетворення в системі набору CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
5. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Створення універсального асинхронного з’єднання USB UART для забезпечення обміну даних між PC та PSOC4(робочі матеріали)
Базова література
1. A Hands-On Guide to Designing Embedded Systems. Adam Taylor, Dan Binnun, Saket Srivastava. © 2022 Artech House. 685 Canton Street Norwood, MA 02062.
2. Архітектура новітніх мікроконтролерів: Програмування мікроконтролерів імейства ARM: Навчальний посібник для студентів спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно–інтегровані технології» / Автор: А.О. Новацький–Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017–138с.
3. Основи побудови комп’ютерно-інтегрованих систем [Електронний ресурс] : навч. посіб. /Укладачі: С. В. Любицький, П. В. Новіков ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2020, 77 стор.
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).
Вбудовані пристрої у радіоелектронних системах (курсова робота)
Спеціальність: Смарт пристрої у радіоелектроніці і вбудовані системи
Код дисципліни: 7.172.10.O.006
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Радіоелектронних технологій інформаційних систем
Лектор: проф. Шаповалов Юрій Іванович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Інтегральна компетентність (ІНТ): Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки смарт і вбудованих систем або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів проектування радіоелектронних смарт пристроїв і вбудованих систем та характеризуються комплексністю чи невизначеністю умов.
загальні компетентності: ЗК1. Здатність навчатися, сприймати набуті знання в предметній області та інтегрувати їх із уже наявними. ЗК3. Здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел. ЗК4. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні обґрунтовані рішення. ЗК6. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху. ЗК7. Навички використання інформаційних та комунікативних технологій, впровадження комп’ютерних програм та використання існуючих.
фахові компетентності: ФК-2. Базові уявлення про будову, принцип дії, особливості структури та функціонування інтелектуальних радіосистем різного призначення та їх основні характеристики. ФК3. Базові знання основних положень концепції комплексного забезпечення безпеки смарт пристроїв і вбудованих систем, апаратно-програмного забезпечення телерадіоінформаційних пристроїв. ФК4. Базові уявлення про засоби вимірювання характеристик вузлів та пристроїв електронних смарт пристроїв і вбудованих систем, їх налагодження та діагностику.
Результати навчання: РН1: ЗН1. Знання принципів побудови радіотехнічних систем (РТС) за їх призначенням, а саме, радіолокаційних радіонавігаційних систем та систем передавання інформації. ЗН3. Знання методик випробування, експериментального та теоретичного дослідження окремих вузлів смарт систем та вбудованих пристроїв і радіотехнічних систем в цілому. ЗН6. Знання принципів побудови та функціонування, теорії та методів проектування сучасних вбудованих пристроїв та систем. ЗН7. Знання властивостей та основних параметрів засобів виявлення, які базуються на різних фізичних принципах. ЗН8. Знання фізичних принципів функціонування радіотехнічних пристроїв та систем захисту інформації.
РН2: ЗН9. Знання основних шляхів підвищення завадостійкості. радіотехнічних пристроїв і в цілому системи захисту інформації.
РНЗ: УМ1. Уміння проводити розрахунки радіотехнічних смарт та вбудованих систем різного призначення із заданими функціями, вибирати компоненти та засоби електронної техніки для них. УМ2. Уміння здійснювати випробовування смарт пристроїв і вбудованих систем, а також дослідження їх властивостей.
УМ3. Уміння використовувати засоби систем розробки та автоматизованого проектування, уміння аналізувати науково-технічну літературу, у тому числі іноземною мовою, щодо стану, тенденцій та розвитку електронної техніки та сучасних РТС.
УМ6. Здатність розробляти смарт - пристрої та модулі зв’язку вбудованих систем відповідно до діючих специфікацій та інших нормативних документів. УМ7. Уміння здійснити вибір оптимальної конфігурації вбудованої системи, провести розрахунки складових її частин. УМ8. Уміння аналізувати інформаційні сигнали смарт-пристроїв, у тому числі спричинені порушеннями при зовнішньому втручанні.
РН4: КОМ1. Уміння спілкуватись, включаючи усну та письмову комунікацію українською та іноземною мовами (англійською, німецькою, італійською, французькою, іспанською).
РН5: АіВ2. Здатність усвідомлювати необхідність навчання упродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: 1. Цифрова схемотехніка
2. Програмування апаратних засобів
3. МПС у ТК і РТ
4. Основи моделювання та проектування програмно-апаратних радіоелектронних засобів
Короткий зміст навчальної програми: У курсовій роботі розглядаються питання проектування радіоелектронних пристроїв на мікропроцесорах. Детально розглядаються мікропроцесорне ядро Cortex-M0. Проводиться моделювання у інтегрованому середовищі PSoC® Creator™. Завданням для студентів є розробити апаратну та програмну частини цифрового фільтра (далі ЦФ) згідно з індивідуальним завданням. Оформити належним чином пояснювальну записку та додатки.
ЦФ має бути побудований з використанням сучасного мікроконтролера. Аналоговий вхідний сигнал повинен перетворюватись у цифрову форму з використання аналого-цифрового перетворювача (АЦП), перетворений цифровий сигнал повинний бути оброблений згідно вимог до фільтра, заданих у завданні до курсової роботи, вихідний аналоговий сигнал повинний формуватися з використанням цифро-аналогового перетворювача (ЦАП).
Опис: 1. Ознайомлення з завданням, методологією виконання курсового проекту (курсової роботи) та уточнення варіанту завдання
2. Написання теоретичного розділу
3 Розрахунок параметрів та вибір шлюзу доступу
4 Обгрунтування вибору обладнання
5 Захист курсового проекту (курсової роботи)
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;
- 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.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК) - 10
Перевірка тексту і графічної частини курсового проекту (курсової роботи) - 30
Захист курсового проекту (курсової роботи) - 60
Разом за дисципліну - 100
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: 1. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Створення, налагодження та виконання проектів у інтегрованому середовищі PSoC® Creator™ (робочі матеріали)
2. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Виведення інформації на LCD-дисплей допомогою набору PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
3. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Переривання в системі набору CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
4. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Цифро – аналогове перетворення в системі набору CY8CKIT-042 PSoC 4 Pioneer Kit(робочі матеріали)
5. Методичні вказівки до практичного заняття з дисципліни «Мікропроцесори в радіоелектронних пристроях та системах» на тему: Створення універсального асинхронного з’єднання USB UART для забезпечення обміну даних між PC та PSOC4(робочі матеріали)
Базова література
1. A Hands-On Guide to Designing Embedded Systems. Adam Taylor, Dan Binnun, Saket Srivastava. © 2022 Artech House. 685 Canton Street Norwood, MA 02062.
2. Архітектура новітніх мікроконтролерів: Програмування мікроконтролерів імейства ARM: Навчальний посібник для студентів спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно–інтегровані технології» / Автор: А.О. Новацький–Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2017–138с.
3. Основи побудови комп’ютерно-інтегрованих систем [Електронний ресурс] : навч. посіб. /Укладачі: С. В. Любицький, П. В. Новіков ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2020, 77 стор.
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).