ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής/ήτρια θα είναι σε θέση να:
- Σχεδιάζει και υλοποιεί διατάξεις αυτοματισμού και ενσωματωμένων συστημάτων μέσω μικροελεγκτών MSP430.
- Προγραμματίζει σε χαμηλό επίπεδο και να χρησιμοποιεί τα βασικά περιφερειακά (ADC, UART, LCD, Timers/Counters)
- Αλληλεπιδρά με εξωτερικές διατάξεις αισθητήρων (ψηφιακών και αναλογικών) και ενεργοποιητών (actuators)
- Αντιμετωπίζει αποτελεσματικά προβλήματα που απαιτούν προγραμματισμό πραγματικού χρόνου με χρήση διακοπών (interrupts).
- Σχεδιάζει, αναπτύσσει και υλοποιεί ενσωματωμένα συστήματα ειδικών προδιαγραφών.
- Να χρησιμοποιεί τεχνικές μοντελοποίησης για την υλοποίηση και τον προγραμματισμό ενσωματωμένων συστημάτων.
- Να χρησιμοποιεί την πλατφόρμα MBED και το Simulink για τον σχεδιασμό και ανάπτυξη ενσωματωμένων διατάξεων.
Γενικές Ικανότητες
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
- Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
- Λήψη αποφάσεων
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
- Υψηλού επιπέδου Ενσωματωμένα Συστήματα (με χρήση ASIC ή FPGA)
- Εργαλεία Ανάπτυξης και Αποσφαλμάτωσης.
- Αξιοπιστία Λειτουργίας
- Προγραμματισμός Ενσωματωμένων Συστημάτων βασισμένος σε μοντελοποίηση
- Μικροελεγκτές τύπου MSP430
- Χαρακτηριστικά μικροελεγκτών Είδη μνημών μικροελεγκτή (μνήμη δεδομένων SRAM, μνήμη δεδομένων EEPROM, μνήμη προγράμματος FLASH)
- Εισαγωγή στο ρεπερτόριο εντολών Μικροελεγκτή (Op-Code, χρόνοι εκτέλεσης εντολών)
- Περιφερειακά των μικροελεγκτών
- Κυκλώματα χρονισμού
- Παράλληλες πόρτες Εισόδου/Εξόδου
- Σειριακές πόρτες USART
- Σειριακές πόρτες SPI
- Σειριακές πόρτες I2C
- Μετατροπέας Αναλογικού σήματος σε Ψηφιακό
- Αναλογικός Συγκριτής.
- Εξωτερικές διακοπές
- Εισαγωγή στους τρόπους χαμηλής κατανάλωσης ισχύος και στους τρόπους προγραμματισμού τους.
- Συνδυασμός μηχανισμών διακοπών και τρόπων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος για την υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων.
- Χρονιστές/Μετρητές και παραγωγή κυματομορφών PWM
- Η πλατφόρμα MBED
- Βασικά χαρακτηριστικά.
- Εργαλεία προγραμματισμού και ανάπτυξης
- Παραδείγματα ανάπτυξης ενσωματωμένων συστημάτων
- Η πλατφόρμα Simulink
- Βασικά χαρακτηριστικά.
- Χρήση της πλατφόρμας για ανάπτυξη ενσωματωμένων διατάξεων.
- Προγραμματισμός μικροελεγκτή βασιζόμενος σε μοντελοποίηση μέσω MBED και Simulink.
- Ανάπτυξη εξειδικευμένων ενσωματωμένων διατάξεων μέσω της πλατφόρμας MBED.
- Σχεδιασμός συστημάτων ειδικού σκοπού μέσω Simulink.
Εργαστηριακές Ασκήσεις
Η εργαστηριακή εκπαίδευση των φοιτητών γίνεται, πραγματοποιώντας 13 εργαστηριακές ασκήσεις εστιασμένες στα βασικότερα αντικείμενα της θεωρητικής διδασκαλίας. Οι ασκήσεις θα είναι προσανατολισμένες πάνω στα ακόλουθα πεδία:
- Εξοικείωση με το περιβάλλον προγραμματισμού MBED και Simulink
- Εισαγωγή στον Προγραμματισμό με μοντελοποίηση και το περιβάλλον Simulink
- Περίγραμμα προγράμματος σε γλώσσα C για τους μικροελεγκτές MSP430
- Αμφίδρομες ψηφιακές πόρτες Εισόδου/Εξόδου (I/O)
- Χρήση αλφαριθμητικής οθόνης LCD
- Σειριακή επικοινωνία (USART, I2C)
- Μετατροπέας Αναλογικού Σήματος σε Ψηφιακό (ADC)
- Χρονιστές/Μετρητές (PWM με την χρήση χρονιστών)
- Προγραμματισμός Πραγματικού Χρόνου – Διακοπές
- Μετατροπές Ψηφιακού Σήματος σε Αναλογικό
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ
Ι. Γραπτή τελική εξέταση επί του θεωρητικού μέρους του μαθήματος που περιλαμβάνει επίλυση ασκήσεων και προβλημάτων διαβαθμισμένης δυσκολίας. Σε κάθε ερώτημα αναφέρονται οι μονάδες που αξιολογείται. Η εξεταστέα ύλη του μαθήματος ανακοινώνεται στην αρχή του εξαμήνου στην ιστοσελίδα του μαθήματος και οι φοιτητές/ήτριες μπορούν να έχουν κατά τη διάρκεια της εξέτασης οποιοδήποτε σχετικό βιβλίο.
ΙΙ. Αξιολόγηση επί του εργαστηριακού μέρους του μαθήματος:
– Γραπτή ή/και προφορική αξιολόγηση κατά τη διάρκεια εκτέλεσης της κάθε εργαστηριακής άσκησης (20%)
– Ενδιάμεση εξέταση στο μέσο του εξαμήνου (20%)
– Τελική εξέταση στο τέλος του εξαμήνου (60%)
ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
- JOHN H. DAVIES, MSP430 Microcontroller Basics, NEWNES-ELSEVIER, 2008, ISBN: 978-0-7506-8276-3
- Manuel Jiménez, Rogelio Palomera, Isidoro Couvertier “Introduction to Embedded Systems Using Microcontrollers and the MSP430” Springer Science+Business Media New York 2014
- Jonathan W. Valvano “Embedded Systems: Introduction to ARM®CORTEX-M Microcontrollers”, Volume 1, Fifth Edition, June 2014
- MSP430_Adrian Fernandez and Dung Dang (Auth.) Getting Started with the MSP430 Launchpad 2013