Основи програмування вбудованих систем
Спеціальність: Інженерія програмного забезпечення
Код дисципліни: 6.121.01.E.046
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 - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
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).