Основи програмування вбудованих систем
Спеціальність: Інженерія програмного забезпечення
Код дисципліни: 6.121.01.E.048
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Програмне забезпечення
Лектор: Марусенкова Тетяна Анатоліївна
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: ФКС1.1. Розуміння відмінностей вбудованих систем від комп’ютерів загального призначення та здатність розробляти і відлагоджувати ефективне мікропрограмне забезпечення з урахуванням апаратно-програмних обмежень вбудованих систем.
ФКС1.2. Розуміння основних комунікаційних інтерфейсів і мережевих протоколів, що застосовуються у вбудованих системах, зокрема в концепції Інтернету речей.
Результати навчання: ПРП1.1. Знати принципи побудови, елементну базу та основні комунікаційні інтерфейси і мережеві протоколи, що застосовуються у вбудованих системах і вміти використовувати їх для створення спеціалізованого програмного забезпечення.
ПРП1.3. Вміти реєструвати, аналізувати, оцифровувати та фільтрувати сигнали електронних пристроїв із застосуванням сучасних програмних і програмно-апаратних засобів.
ПРП1.5. Використовувати сучасні середовища програмування та бібліотеки для розроблення мікропрограмного забезпечення
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
Основи електроніки
Кореквізити:
Основи Інтернету речей
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна належить до вибіркових професійної підготовки (блок “Програмування вбудованих систем та Інтернет речей”), вивчається у шостому семестрі.
Вбудовані системи оточують людину у повсякденному житті. З-поміж прикладів – мобільні телефони, GPS-навігатори, інтелектуальні сенсори, вимірювальні прилади, побутові прилади, банківське обладнання, роботи для різних застосувань тощо. «Мозком» більшості цих систем є мікроконтролери. Знання теоретичних засад та практичні навички розробки вбудованих систем розширює ринок праці для студентів спеціальності «Інженерія програмного забезпечення» і дає основу для подальшого навчання та саморозвитку у створенні вбудованих систем. Саме на вироблення цих знань і навичок і спрямована дисципліна «Основи програмування вбудованих систем», у якій на прикладі оціночних плат вивчаються будова і принципи функціонування мікроконтролера і периферійних пристроїв та основні інтерфейси. Дисципліна запроваджена згідно з Угодою про співпрацю, укладеною між Національним університетом «Львівська політехніка» та компанією Dinamica Generale S.p.A. Зміст дисципліни узгоджений з провідними фахівцями компаній Dinamica Generale та GlobalLogic.
Опис: Мікроконтролери: застосування, будова, функціональні блоки, засоби програмування. Архітектури, організація пам'яті, функціональні блоки, регістри.
Порти вводу/виводу загального призначення.
Генератори тактових імпульсів. Засоби налаштування тактової частоти.
Бібліотеки CMSIS і SPL.
Передача управління у мікропрограмному забезпеченні. Принцип роботи механізму переривань.
Операційна система реального часу CMSIS-RTOS.
Найпоширеніші інтерфейси у вбудованих системах.
Поняття інтерфейсу, види та основні властивості.
Синхронні та асинхронні інтерфейси. Режими передачі даних. Послідовні та паралельні інтерфейси.
Інтерфейс SPI. Інтерфейс І2С. Інтерфейс UART. RS-232, RS-485.
Аналого-цифрове та цифро-аналогове перетворення
Принципи аналого-цифрового перетворення. Призначення і основні типи АЦП. Основні характеристики АЦП.
Типи пам'яті мікроконтролера
Scatter-файл і map-файл.
EEPROM. Flash-SPI.
Методи та критерії оцінювання: 1) Захист лабораторних робіт включає демонстрацію сформованих за індивідуальним варіантом файлів за комп’ютером, оформлення письмових звітів до лабораторних робіт.
2) Усне опитування відбувається на лабораторних заняттях та під час здачі екзамену. Опитування здійснюється за питаннями зі сформованих списків до кожної лабораторної роботи та екзамену.
3) Тестування відбувається у ВНС під час контрольного заходу (поточного опитування) та під час екзамену.
4) Екзамен складається з письмової компоненти (тест) та усної компоненти (індивідуальне опитування)
Критерії оцінювання результатів навчання: Письмові звіти з лабораторних робіт (40%), 8 робіт по 5%
Підсумковий контроль (екзамен): 60% (письмова компонента 50%,
усна компонента 10%)
Максимальні оцінки за лабораторні роботи виставляються при вчасному та успішному виконанні та захисту робіт, який передбачає:
• пояснення мікропрограмного коду,
• модифікацію мікропрограмного коду (з метою підтвердження самостійності виконання роботи),
• відповіді на теоретичні запитання за темою роботи.
Максимальний бал, який студент може отримати за кожну лабораторну роботу, змінюється в часі. Після восьмого тижня роботи №1, 2, 3 та 4 оцінюються максимум в нуль 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: 1. Марусенкова Т.А. Програмування мікроконтролерів: конспект лекцій / Сам.видав № 6883, 2016. – 128 с.
2. Мікросхемотехніка. Підручник за ред..З.Ю.Готри [Гельжинський І.І., Голяка Р.Л., Готра З.Ю., Марусенкова Т.А.]. – Львів, Ліга-прес, 2015. – 492 с. ISBN 978-966-397-231-2.
3. Марусенкова Т.А., Чопей Р.С. Дослідження протоколу SPI на прикладі акселерометра у складі stm32f4Discovery та LCD-дисплею Метод.вказівки до лаб.роб. 4 з дисципліни “Програмування мікроконтролерів” для студентів базового напрямку 6.0804 “Комп’ютерні науки”.- Львів: - Нац. унів. “Львівська політехніка”: - 2016. - 36 с.
4. RM0090.pdf – the reference manual for STM32F405xx/07xx, STM32F415xx/17xx, STM32F42xxx and STM32F43xxx advanced ARM®-based 32-bit MCUs.
5. 256K I2C CMOS Serial EEPROM datasheet, Microchip Techology Inc, 2013. – 42 p.
6. AT45DB321 32-megabit 2.7-volt Only Serial DataFlash datasheet. Atmel Corporation, 2001. – 21 p.
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).