Programowanie systemów wbudowanych – sw 15

Szkolenie organizowane jest przez Uniwersytet Zielonogórski, w którym mogą wziąć udział zarówno uczniowie jak i studenci.

Program Szkolenia – wersja wstępna

Zakres merytoryczny szkolenia

1. Wprowadzenie do systemów wbudowanych, rodzaje i zastosowanie systemów wbudowanych

• Definicja systemów wbudowanych
• Przykłady zastosowań: elektronika konsumencka, samochody, sprzęt medyczny, urządzenia IoT
• Charakterystyczne cechy systemów wbudowanych: specjalizacja, niezawodność, czas rzeczywisty

1. Środowisko deweloperskie w zakresie systemów wbudowanych

• Rodzaje narzędzi programistycznych
• Konfiguracja środowiska programistycznego
• Debugowanie i testowanie aplikacji wbudowanych

1. Architektura systemów wbudowanych

• Procesory mikrokontrolerów i mikroprocesorów
• Hierarchia pamięci w systemach wbudowanych
• Architektury jednoprocesorowe i wieloprocesorowe

1. Interfejsy, protokoły w systemach wbudowanych 

• rodzaje interfejsów: UART, SPI, I2C
• Protokoły komunikacyjne: MQTT, CoAP, HTTP
• Zastosowanie interfejsów i protokołów w praktyce

1. Integracja z sensorami i aktuatorami

• Typy sensorów: czujniki temperatury, akcelerometry, czujniki światła
• Rodzaje aktuatorów: silniki, diody LED, głośniki
• Programowanie obsługi sensorów i aktuatorów

1. Systemy wbudowane w Internecie Rzeczy

• Pojęcie Internetu Rzeczy (IoT)
• Komunikacja między urządzeniami IoT
• Bezpieczeństwo i prywatność w systemach IoT

Zakres ćwiczeń laboratoryjnych:

1. Zapoznanie ze środowiskiem deweloperskim

• Instalacja i konfiguracja narzędzi programistycznych
• Tworzenie projektu i struktury plików
• Narzędzia środowiska deweloperskiego, kompilowanie programów

1. Implementacja podstawowych algorytmów, zapoznanie z szkieletem oprogramowania

• Tworzenie prostych programów sterujących
• Korzystanie z bibliotek i modułów

1. Komunikacja na przykładzie interfejsu szeregowego

• Programowanie komunikacji UART
• Przesyłanie danych między urządzeniami

1. Integracja z przetwornikami cyfrowymi

• Obsługa konwersji analogowo-cyfrowej (ADC)
• Przetwarzanie i interpretacja danych pomiarowych

1. Integracja z czujnikami analogowymi / cyfrowymi

• Programowanie obsługi różnych rodzajów czujników
• Kalibracja i filtrowanie danych z czujników

1. Integracja z elementami wyjściowymi, aktuatorami

• Sterowanie silnikami, diodami LED, głośnikami
• Reakcja na zmiany warunków środowiskowych

1. Implementacja prostych algorytmów sterowania
2. Programowanie obsługi różnych rodzajów czujników

Podział na bloki godzinowe

Wskazać zakres merytoryczny w podziale na bloki 5 godzinne i na bloki 7/8 godzin. Należy wskazań inne uwarunkowania związane z podziałem na bloki (jeśli występują). 

Wyposażenie

Komputer SBC z wyposażeniem w postaci: modułów połączeniowych (prototypowych) jak płytki stykowe, okablowania do połączeń, czujniki cyfrowe i/lub analogowe, wyświetlacze, silniki (np. krokowe, serwonapędy itp.)

Kompetencje cyfrowe

• wiedza i umiejętności dot. wykorzystania systemów mikrokomputerowych do sterowania urządzeniami, obiektami i procesami umiejętności programowania wybranych typów sterowników oraz wykorzystanie systemów uruchomieniowych mikrokontrolerów w celu tworzenia efektywnych aplikacji •znajomość zagadnień– podstawy teorii sterowania i regulacji
• znajomość zagadnień dot. wykorzystania komputera w charakterze urządzenia sterującego, czyli komputerowych systemów sterowania
• znajomość podstawowych wiadomości z zakresu oprogramowania komputerowych systemów sterowania znajomość zasad projektowania niezawodnych, komputerowych systemów sterujących zgodnych z normami europejskim znajomość możliwości zastosowań systemów wbudowanych kompetencje 

Kompetencje zielone

ochrona środowiska naturalnego przed szkodami związanymi z technologiami cyfrowymi

(posiadanie świadomości wpływu technologii cyfrowych i ich wykorzystania na środowisko.

utrzymywać systemy sterujące nawadnianiem – potrafi zaprojektować i zaimplementować (zaprogramować) prosty system sterowania nawadnianiem

Materiały pomocnicze dla uczestników

Forma elektroniczna materiałów zawiera:

• Materiały teoretycznie – w formie prezentacji
• Materiały praktyczne(instrukcje ćwiczeniowe, przykładowe kody źródłowe do instrukcji, rozwiązania zadań w postaci kodów źródłowych

Materiały elektroniczne w postaci: plików PDF – w zakresie instrukcji ćwiczeniowych oraz materiałów teoretycznych, pliki tekstowe (kody źródłowe) dla instrukcji ćwiczeniowych oraz rozwiązania 

Forma sprawdzania wiedzy

Bilans kompetencji realizowany w formie testu jednokrotnego wyboru. 

Informacje dodatkowe

Zielone” kompetencje:

• przeciwdziałanie marnotrawstwu zasobów (ocenianie i identyfikowanie szans skuteczniejszego wykorzystywania zasobów w celu zmniejszenia ilości odpadów komunalnych); •instalowanie pojemników do recyklingu (zadbać o instalację pojemników na odpady nadające się do recyklingu we właściwych miejscach); 
• ochrona środowiska naturalnego przed szkodami związanymi z technologiami cyfrowymi (posiadanie świadomości wpływu technologii cyfrowych i ich wykorzystania na środowisko)

Kompetencje cyfrowe:- wiedza/ zagadnienia dot. sieci komp. i ich zastosowanie. Kompetencje-obszary DOGCOMP: 5.1 Rozwiązywanie problemów technicznych 5.2 Rozpoznawanie potrzeb i narzędzi niezbędnych do rozwiązywania problemów 5.3 Twórcze wykorzystywanie technologii cyfrowych obszar DIGCOMP 3.4

Każde z szkoleń zaproponowanych w BCU obejmuje również umiejętności cyfrowe oraz

„zielone” zielone (związane z tzw. zieloną transformacją)

„Zielone” kompetencje:

• przeciwdziałanie marnotrawstwu zasobów (ocenianie i identyfikowanie szans skuteczniejszego wykorzystywania zasobów w sposób ciągły w celu zmniejszenia ilości odpadów komunalnych); 
• instalowanie pojemników do recyklingu (zadbać o instalację pojemników na odpady nadające się do recyklingu, takie jak papier tekturowy, szklane butelki i odzież we właściwych miejscach); 
• ochrona środowiska naturalnego przed szkodami związanymi z technologiami cyfrowymi (posiadanie świadomości wpływu technologii cyfrowych i ich wykorzystania na środowisko.
•  przestrzeganie przepisów prawa i norm w zakresie ochrony środowiska oceniać wpływ osobistych zachowań na środowisko zasady bezpieczeństwa ICT)kompetencje cyfrowe
• wiedza i umiejętności dot. wykorzystania systemów mikrokomputerowych do sterowania urządzeniami, obiektami i procesami umiejętności programowania wybranych typów sterowników oraz wykorzystanie systemów uruchomieniowych mikrokontrolerów w celu tworzenia efektywnych aplikacji
• znajomość zagadnień– podstawy teorii sterowania i regulacji
• znajomość zagadnień dot. wykorzystania komputera w charakterze urządzenia sterującego, czyli komputerowych systemów sterowania •znajomość podstawowych wiadomości z zakresu oprogramowania komputerowych systemów sterowania znajomość zasad projektowania niezawodnych, komputerowych systemów sterujących zgodnych z normami europejskim znajomość możliwości zastosowań systemów wbudowanych kompetencje DIGCOMP: 3.4

Programowanie:

• planowanie i opracowanie instrukcji (założeń) do systemu komputerowego
• rozwiązanie problemu lub wykonanie zadania za pomocą systemu komputerowego

uwzględnić:  Europejskie Ramy Kompetencji Cyfrowych https://www.digcomp.pl/

uwzględnić: Załącznik 4. Wykaz przykładowych zielonych umiejętności, opracowany przez Komisję Europejską w ramach klasyfikacji ESCO w ramach Konkursu Utworzenie i wsparcie

funkcjonowania 120 branżowych centrów umiejętności (BCU), realizujących koncepcję centrów doskonałości zawodowej (CoVEs) – konkurs uzupełniając