Ρ101 – Ενσωματωμένα συστήματα

/by

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 3

Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 1ο Εξάμηνο

Διδασκαλίας:

Ενδεικτικά προαπαιτούμενα:

Διδακτικές Μονάδες: 7.5

Σκοπός και στόχοι του μαθήματος:

Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει τους φοιτητές σε βασικές τεχνολογίες ενσωματωμένων συστημάτων, δίνοντας έμφαση στην πρακτική εφαρμογή τους στη Ρομποτική. Το μάθημα εστιάζει τόσο στο υλικό όσο και στα εργαλεία λογισμικού και εκτός από τη θεωρητική διάσταση έχει έντονο εργαστηριακό χαρακτήρα. Προετοιμάζει τους φοιτητές ώστε να μπορούν να ανταποκριθούν σε βασικές απαιτήσεις σχεδίασης ενσωματωμένων εφαρμογών, για τον έλεγχο αυτόματων συστημάτων, χρησιμοποιώντας ευρέως διαδεδομένες πλατφόρμες, όπως Arduino, PIC και Raspberry Pi.

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Κατεύθυνση:

  • Ορισμός και Τεχνολογίες Ενσωματωμένων Συστημάτων. Παραδείγματα Ενσωματωμένων Συστημάτων με εφαρμογές στη Ρομποτική. Αναφορά στους έξυπνους αισθητήρες και σε τεχνολογίες Internet of Things (ΙοΤ).

  • Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ενσωματωμένων Συστημάτων.

  • Επεξεργαστές γενικού, ειδικού και μοναδικού σκοπού. Μικροελεγκτές, DSP, ASICs, προγραμματιζόμενες λογικές διατάξεις (FPGAs).

  • Αρχιτεκτονικές von Neumann, Harvard. Σύντομη αναφορά στην αρχιτεκτονική των μικροελεγκτών PIC και AVR.

  • Περιφερειακά Υποσυστήματα μικροελεγκτών:

  • I/O, Χρονιστές, Ελεγκτές Διακοπών, Μετατροπείς Α/D, Δίαυλοι σύγχρονης και ασύγχρονης σειριακής επικοινωνίας (SPI, I2C, USB, UART).

  • Αρχές Προγραμματισμού Ενσωματωμένων Συστημάτων: Το παράδειγμα της πλατφόρμας Arduino. Εργαστηριακά παραδείγματα για ψηφιακή είσοδο/έξοδο και αναλογική είσοδο/έξοδο. Σύνδεση βασικών αισθητήρων για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, της απόστασης, της κίνησης. Έλεγχος σερβομηχανισμών. Σύνδεση στο Internet για μετάδοση δεδομένων και έλεγχο από απόσταση.

  • Υπολογιστές μοναδικής κάρτας (Single Board Computers). Το παράδειγμα της πλατφόρμας Raspberry Pi. Ανάπτυξη βασικών εφαρμογών ρομποτικής με το Raspberry Pi. Αναφορά στη γλώσσα Python.

Βιβλιογραφία:

1. “Introduction to the design of small-scale embedded systems”, Tim Wilmshurst, Palgrave.
2. “Συστήματα Μικροϋπολογιστών ΙΙ: Μικροελεγκτές AVR και PIC”, Κιαμάλ Πεκμεστζή. Εκδόσεις Συμμετρία.
3. “Ανάπτυξη Εφαρμογών με το Arduino”, Παναγιώτης Παπάζογλου, Σ.-Π. Λιώνης, Εκδόσεις Τζιόλα.
4. “18+ Random nerd Tutorial Projects”, Rui Santos, http://randomnerdtutorials.com /download
5. “Embedded System Design, A Unified hardware/Software Introduction”, Frank Vahid, Tony Givargis, John Wiley & Sons.
6. “Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers”, Tim Wilmshurst, Newnes.
7. “Getting Started with Python and Raspberry Pi”, Dan Nixon, Packt Publishing (open source).
8. “Αρχιτεκτονική και Προγραμματισμός του PIC16F877”, Ι. Καλόμοιρου, Σημειώσεις.