Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Beágyazott rendszerek
A tantárgy angol neve: Embedded Systems
Adatlap utolsó módosítása: 2019. április 24.
Gépészmérnöki Kar Mechatronikai mérnöki mesterszak
A tárgyat kizárólag a VIK-GPK közös mechatronikai mérnök képzés hallgatói vehetik fel.
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
A tárgy olyan processzoros, ill. számítógépes célberendezések rendszertechnikai kialakításával, ill. hardver felépítésével foglalkozik, amelyek autonóm viselkedésűek, és az őket befogadó alkalmazói környezettel intenzív információs kapcsolatban állnak. Bemutatja a korszerű érzékelők tipikus felépítését, a jelkondicionálás áramköri megoldásait, a digitális jelátalakítókat (AD és DA konverterek), a jelfeldolgozó egységeket, valamint a rendszeren belüli és rendszerek közötti kommunikáció tipikus megoldásait.
A tantárgy összességében az alábbi kompetenciák elsajátítását teszi lehetővé (tudás kompetenciák):- Átfogó ismeretek a beágyazott rendszerek felépítését, tulajdonságait illetően.- A beágyazott rendszerek, eszközök fejlesztésének alapvető ismeretei.- Digitális jelfeldolgozás.- Beágyazott alkalmazásokban használt érzékelők előnyeikkel és hátrányaikkal.- Analóg-digitális és digitális-analóg jelátalakítási módszerek.- Diszkrét Fourier transzformáció, analóg és digitális szűrők.- Beágyazott eszközök közötti vezetékes adatátvitel tipikus megoldásai.- Digitális jelfeldolgozó processzorok architekturális sajátosságai.- Mikroprocesszoros rendszerekben a számítási teljesítmény növelésének alapvető eszközei.
Beágyazott rendszerek felépítése
1. hét: Főbb jellemzők, alkalmazási területek. Követelmények a beágyazott rendszerekkel szemben. A beágyazott rendszerek tipikus szintjei, az egyes szintek jellegzetes hardver és szoftver architektúrái.
Érzékelők
2. hét: Szenzortechnika. Tipikus érzékelők működési elvének és jelkondicionálásának bemutatása.
3. hét: Hídkapcsolások és rezisztív érzékelők. Elmozdulás, elfordulás, erő, nyomás, mérése.
4. hét: Hőmérséklet, áramlás, fényintenzitás és folyadékszint mérésére használható szenzorok és jelkondicionáló eszközök. Integrált kivitelű érzékelő, jelkondicionáló és távadó eszközök.
Jelfeldolgozó egységek és mikrovezérlők
5. hét: Általános célú processzorok, mikrokontrollerek, tipikus periféria készlete.
6. hét: Jelfeldolgozó processzorok (DSP) felépítése, számítási kapacitás növelése.
7. hét: Szoftveres megoldások és párhuzamos programozás beágyazott rendszerekben.
Digitális jelfeldolgozás
8. hét: Mintavételezés és kvantálás, Fourier transzformáció, spektrum.
9. hét: Mintavételi tételek, diszkrét Fourier transzformáció. Spektrális szivárgás és léckerítés hatás, ablakozás.
10. hét: Digitális szűrök, decimálás, interpolálás.
Korszerű jelátalakítók
11. hét: A/D átalakítók (Flash, szukcesszív approximációs, Dual slope, subranging, pipelined-subranging, Bit-per-stage, Sigma-Delta). AD átalakítók jellemzése, statikus és dinamikus hibák.
12. hét: D/A átalakítók (String, R-2R létra, szegmentált, Sigma-Delta). Kódváltási tranziens. Nullad rendű tartó hatása. Digitális jelszintézis (DDS).
Kommunikáció beágyazott rendszerekben
13. hét: Funkcionális részegységek kommunikációja. Szenzorok rendszerbe illesztése. A kommunikáció szabványos hardver és szoftver eszközei. USART, SPI.
14. hét: Az I2C busz, a CAN busz. Integrált intelligens szenzorok (IEEE 1451).
Előadás és gyakorlat.
A tantárgy elméleti és gyakorlati órákból áll. Az előadáson közölt elméleti anyagok megértését az előadásokon felüli, külön gyakorlati alkalmak segítik. A gyakorlatok során a hallgatók egy valós probléma megoldásán dolgoznak csoportosan és elvégzik a szükséges fejlesztéseket. Az előadásokon és gyakorlatokon felhasznált anyagokat, irodalmat a hallgatók letölthetik. A félév során rendszeres konzultációkat biztosítunk.
A szorgalmi időszakban: 2 ZH.
A tanulási eredmények értékelése két évközi írásbeli teljesítménymérés (két összegző tanulmányi teljesítményértékelés) alapján történik. Az összegző tanulmányi teljesítményértékelés: a tantárgy és tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja zárthelyi dolgozat formájában, a szükséges gyakorlati és lexikális ismereteket kéri számon a teljesítményértékelés során, a rendelkezésre álló munkaidő 60 perc.
Az összegző értékelések együttesen vizsgálják és mérik fel a hallgatók tudás és képesség típusú kompetenciákkal meghatározott tanulási eredményeit. Ennek megfelelően az egyes összegző értékelések a kijelölt elméleti ismeretanyag elsajátítottságát, valamint a gyakorlaton szerzett ismeretek meglétét és képességek alkalmazását mérik fel. Teljesítésükre a tanulmányi teljesítményértékelési tervben meghatározott időpontban, előreláthatólag a 8. és 14. oktatási héten kerül sor. A két összegző teljesítményértékelésen egyenként 20-20 pont szerezhető.
Mindkét ZH egyszer pótolható.
Dr. Dülk Ivor, Bevezetés a beágyazott rendszerekbe, BME VIK, 2016, Budapest
S. Heath: Embedded Systems Design, Elsevier Science, 2003Analog Devices: Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, 1999