Wydział Informatyki - Informatyka (N1)
specjalność: Inżynieria komputerowa
Sylabus przedmiotu Systemy wbudowane:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Systemy wbudowane | ||
| Specjalność | Inżynieria komputerowa | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Mirosław Łazoryszczak <Miroslaw.Lazoryszczak@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marek Jaskuła <Marek.Jaskula@zut.edu.pl>, Radosław Maciaszczyk <Radoslaw.Maciaszczyk@zut.edu.pl>, Krzysztof Makles <Krzysztof.Makles@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 4 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Programowanie 1 |
| W-2 | Technika mikroprocesorowa |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie się obsługą i programowaniem systemów wbudowanych z poziomu systemu operacyjnego. |
| C-2 | Opanowanie podstawowej umiejętności programowania platform wbudowanych z na poziomie systememu operacyjnego |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Konfiguracja środowiska projektowego w kontekście systemu FreeRTOS. Obsługa portów we/wy z poziomu systemu FreeRTOS. | 2 |
| T-L-2 | Tworzenie, zawieszanie, wznawianie, opóźnianie i usuwanie zadań. | 2 |
| T-L-3 | Przykład praktyczny z wykorzystaniem funkcji systemu (np. obsługa wyświetlacza, komunikacja i zarządzania zadaniami). | 4 |
| T-L-4 | Wykorzystanie kolejek, semaforów i muteksów w przykładowej aplikacji. Wykorzystanie funkcji systemowych w obsłudze przerwań. | 2 |
| T-L-5 | Zasada działania, analiza i monitorowanie magistrali CAN. Przykładowe rozwiązanie komunikacji między urządzeniami z wykorzystaniem magistrali CAN. | 2 |
| T-L-6 | Sterowniki sieciowe. | 2 |
| T-L-7 | Realizacja wybranych aplikacji i projektów własnych: obsługa dźwięku w systemie Linux, kodowanie i dekodowanie dźwięku. | 2 |
| T-L-8 | Realizacja wybranych aplikacji i projektów własnych w systemie Linux embedded: np. obsługa dźwięku, obsługa wyświetlacza, komunikacja, integracja z chmurami obliczeniowymi itp. | 4 |
| T-L-9 | Zaliczenie przedmiotu. | 2 |
| 22 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Systemy wbudowane - zakres przedmiotu, pojęcia, kontekst, narzędzia, zestawy ewaluacyjne aplikacje. Charakterystyka systemów operacyjnych w systemach wbudowanych ze szczególnym uwzględnieniem FreeRTOS i Linux. | 2 |
| T-W-2 | Podstawowe elementy systemu FreeRTOS (typy danych, zmienne, funkcje, zadania, funkcje zadań). Kolejki i zarządzenie. Semafory i mutexy. | 2 |
| T-W-3 | Grupy zdarzeń i timer programowy. Zadania, komunikacja między zadaniami, obsługa przerwań. | 2 |
| T-W-4 | Konfiguracja i kompilacja jądra systemu. | 2 |
| T-W-5 | Środowisko cross-kompilacji dla architektur ARM i automatyczne narzędzia budowy kodu w systemach wbudowanych Moduły jądra systemu i ich kontekst. Konfiguracja i kompilacja jądra systemu. Programowanie w jądrze. Własne moduły jądra. Synchronizacja jądra. Obsługa przerwań. Funkcje udostępniane przez moduły. Parametry konfiguracyjne. Obsługa systemu plików. Sterowniki urządzeń. | 4 |
| T-W-6 | Magistrala CAN i przykłady jej zastosowania. | 2 |
| T-W-7 | Elementy Internetu rzeczy (IoT). Protokół MQTT. Integracja systemów wbudowanych z chmurami obliczeniowymi. Przykłady wykorzystania systemów wbudowanych np. w branży motoryzacyjnej (rodzaje systemów, standardy, wymagania itp.). | 2 |
| T-W-8 | Podsumowanie i zaliczenie wykładu | 2 |
| 18 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 18 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć. | 30 |
| A-L-3 | Udział w konsultacjach. | 2 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 18 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia. | 30 |
| A-W-3 | Udział w konsultacjach. | 2 |
| 50 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne z elementami projektu |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena uzyskanej wiedzy na podstawie zaliczenia wykładu. |
| S-2 | Ocena formująca: Bieżąca ocena realizacji zadań i projektów studentów podczas zajęć laboratoryjnych. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena ogólnego poziomu realizacji zadań laboratoryjnych. |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_D01.06.1_W01 Student posiada wiedzę na temat programowania układów mikroprocesorowych wraz z urządzeniami peryferyjnymi w autonomicznym systemach komputerowych na poziomie systemu operacyjnego. | I_1A_W10, I_1A_W04 | — | — | C-1 | T-W-4, T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-6, T-W-7, T-W-5 | M-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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_D01.06.1_U01 Student potrafi programować wybrane układy mikroprocesorowe wraz z urządzeniami peryferyjnymi w autonomicznych systemach komputerowych na poziomie systemu operacyjnego. | I_1A_U09, I_1A_U10, I_1A_U04 | — | — | C-2 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-6, T-L-4, T-L-5, T-L-7, T-L-8 | M-2 | — |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_D01.06.1_W01 Student posiada wiedzę na temat programowania układów mikroprocesorowych wraz z urządzeniami peryferyjnymi w autonomicznym systemach komputerowych na poziomie systemu operacyjnego. | 2,0 | |
| 3,0 | Student zna podstawowe pojęcia związane z systemami wbudowanymi w kontekście powiązania architektury mikroprocesorów z systemem operacyjnym. Rozumie i zna zależności w warstwie użytkownika i jej odniesienie do warstwy jądra systemu. | |
| 3,5 | Jak na ocenę 3,0 i dodatkowo zna pojęcia i procesy związane z jądrem systemu i jego kontekstem. | |
| 4,0 | Jak na ocenę 3,5 i dodatkowo zna metody komunikacji pomiędzy jądrem systemu i warstwą użytkownika. | |
| 4,5 | Jak na ocenę 4,0 i dodatkowo zna zagadnienie budowy sterowników urządzeń. | |
| 5,0 | Jak na ocenę 4,5 i dodatkowo biegle porusza się w zagadnieniach zależności i komunikacji między warstwą sprzętową a warstwą aplikacji. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_D01.06.1_U01 Student potrafi programować wybrane układy mikroprocesorowe wraz z urządzeniami peryferyjnymi w autonomicznych systemach komputerowych na poziomie systemu operacyjnego. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wykonać wybrane etapy z dopuszczalnymi uchybieniami. | |
| 3,5 | Jak na ocenę 3,0 i dodatkowo jest świadomy źródeł uchybień i potrafi określić sposoby ich eliminacji. | |
| 4,0 | Jak na ocenę 3,5 przy czym rozwiązania studenta zawierają pojedyncze uchybienia. | |
| 4,5 | Jak na ocenę 4,0 przy czym rozwiązania studenta mogą zawierać drobne błedy nie wpływające znacząco na jakość systemu. | |
| 5,0 | Jak na ocenę 4,5 i dodatkowo student wykorzystuje w praktyce opis architektury systemu na poziomie niezbędnych diagramów modelowania. |
Literatura podstawowa
- Marcin Bis, Linux w systemach embedded, BTC, Legionowo, 2011
- P. Raghavan et al., Embedded Linux system design and development, Taylor & Francis Group, 2006
- Marilyn Wolf, High-Performance Embedded Computing, Elsevier, 2014
- Robert Oshana, Mark Kraeling, Software Engineering for Embedded Systems Methods, Practical Techniques, and Applications, 2013, Elsevier
- Ibrahim D., ARM-based microcontroller multitasking projects. Using the FreeRTOS multitasking kernel, Elsevier, 2020
Literatura dodatkowa
- Roman Ulan, Wzorce silników zdarzeń, dostępne online, 2011, http://bottega.com.pl/artykuly-i-prezentacje#cpp
- Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, and Greg Kroah-Hartman, Linux Device Drivers, O'Reilly, 2005