Podstawy sterowania w czasie rzeczywistym
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0800-POSTER |
Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(0714) Elektronika i automatyzacja
|
Nazwa przedmiotu: | Podstawy sterowania w czasie rzeczywistym |
Jednostka: | Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | W celu przyswojenia treści wykładu i możliwości praktycznego wykorzystania przedłożonych w nim informacji na ćwiczeniach, wymaga się uzupełnienia wiedzy z zakresu posługiwania się systemem operacyjnym Linux, oraz umiejętności programowania w języku C. |
Rodzaj przedmiotu: | przedmiot obowiązkowy |
Całkowity nakład pracy studenta: | Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.75 ): - udział w wykładach – 30h - udział w ćwiczeniach – 30h - konsultacje z nauczycielem akademickim – 15h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.65): - przygotowanie do ćwiczeń – 25h - przygotowanie do egzaminu – 25h - przygotowanie do kolokwium – 15h Łącznie: 140 godz. ( 5 ECTS) |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1: posiada wiedzę na temat mechanizmów tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego, stosując do tego celu mikroprocesory oraz układy mikroprocesorowe z systemem operacyjnym czasu rzeczywistego – K_W01, K_W04 W2: zna pojęcie systemu wbudowanego i systemu sterowania oraz metodykę projektowania tego typu systemów. Ponadto zna algorytmy sterowania i protokoły komunikacyjne wykorzystywane przy realizacji zadań sterowania w reżimie czasu rzeczywistego – K_W06, K_W07 W3: posiada wiedzę w zakresie stosowania konstrukcji języka C do opisu działania aplikacji wielowątkowych – K_W05 W4: posiada wiedzę w zakresie stosowania specjalistycznych narzędzi i języków programowania wymaganych podczas tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego – K_W04, K_W05 |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1: posiada umiejętność samodzielnego wyszukiwania niezbędnych informacji koniecznych do rozwiązywania zadanego problemu – K_U03 U2: Właściwie wykorzystuje wybrane narzędzia programistyczne podczas realizacji aplikacji czasu rzeczywistego – K_U01 U3: Wykorzystując język C i poznane mechanizmy potrafi zaprojektować system sterowania spełniający wymogi zakładanego reżimu czasowego – K_U05 |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1: zna poziom własnej wiedzy, potrafi precyzyjnie formułować pytania używając do tego celu języka technicznego - K_K01 K2: student działa i myśli kreatywnie rozwiązując zagadnienia z zakresu tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego - K_K04 K3: posiada świadomość skutków wadliwie działających systemów sterowania pracujących pod reżimem czasu rzeczywistego - K_K02 |
Metody dydaktyczne eksponujące: | - pokaz |
Metody dydaktyczne podające: | - wykład informacyjny (konwencjonalny) |
Metody dydaktyczne poszukujące: | - laboratoryjna |
Skrócony opis: |
Zajęcia z podstaw sterowania w czasie rzeczywistym mają na celu przekazanie wiedzy z zakresu: - projektowania systemów czasu rzeczywistego, - wykorzystania narzędzi udostępnianych przez RTOS pod kątem rozwiązania zadanego problemu sterowania, - użycia poznanych mechanizmów sterowania w praktycznym zastosowaniu. Uczestnik przedmiotu zdobędzie praktyczną wiedzę odnośnie metod projektowania układów sterowania i tworzenia aplikacji spełniających wymogi reżimu czasu rzeczywistego. |
Pełny opis: |
Główne zagadnienia poruszane na wykładzie: 1. Wprowadzenie do systemów czasu rzeczywistego, podstawowe pojęcia i definicje. 2. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego a) Linux czasu rzeczywistego - RTAI b) System operacyjny czasu rzeczywistego QNX c) Systemy operacyjne czasu rzeczywistego w układach SoC 3. Mechanizmy używane podczas tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego: a) zarządzanie procesami i wątkami, b) komunikacja pomiędzy procesami, c) pamięć dzielona i semafory, d) sygnały, alarmy, kolejki komunikatów, e) przerwania, czas, jego pomiar i reprezentacja w systemie 4. Elementy sterowania w czasie rzeczywistym 5. Protokoły komunikacyjne (ModBus, ProfiBus, EtherCAT) 6. Projektowanie, specyfikacje i analiza systemów czasu rzeczywistego 7. Zastosowania systemów czasu rzeczywistego Laboratorium - realizowane zagadnienia: - stany procesów i wątków, - zarządzanie procesami i wątkami, - szeregowanie wątków, - pamięć dzielona i semafory, - sygnały, komunikaty, - timery i zdarzenia, - przerwania, - wykorzystanie poznanych mechanizmów w procesie sterowania |
Literatura: |
Literatura podstawowa: 1. Ułasiewicz J.: Systemy czasu rzeczywistego QNX6 Neutrino, BTC, 2007 2. Wang, K. C.: Embedded and Real-Time Operating Systems, Springer, 2017 3. J. Cooling: Real-time Operating Systems: Book 1 - The Theory (The engineering of real-time embedded systems), 2017 4. Kulesz Z.: Programowanie sterowników czasu rzeczywistego w układach PLD i FPGA, Politechnika Białostocka, 2015 5. Gaja P., Systemy czasu rzeczywistego - Projektowanie i aplikacje, WKiŁ, 2005 6. Turnau A., Sterowanie docelowe układami nieliniowymi w czasie rzeczywistym, AGH, 2002 Literatura uzupełniająca: 1. Strona domowa linuxa wraz z modułem czasu rzeczywistego RTAI: www.linuxcnc.org (Ubuntu 10.04, Lucid Lynx, kernel 2.6.34-2.6.36); 2. Strona domowa RTAI: www.rtai.org (RTAI 3.8 zawiera patch pod kernel 2.6.36 oraz dokumentację RTAI User Manual 3.4) 3. System czasu rzeczywistego QNX6 Neutrino: www.qnx.com 4. K. Lal: RTLinux – system czasu rzeczywistego, Helion, 2003 5. Sacha K., Systemy czsu rzeczywistego, OWPW, 2006 6. Kwiecień A., Systemy czasu rzeczywistego - Kierunki badań i rozwoju, WKiŁ, 2005 7. PetaLinux Tools Documentation, Reference Guide, UG1144, 2018 |
Metody i kryteria oceniania: |
Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z laboratorium oraz pozytywnego wyniku egzaminu pisemnego. Egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi i zamkniętymi sprawdza osiągnięcie efektów: W1, W2, W3, W4. Laboratorium zaliczane jest na podstawie średniej ocen z dwóch kolokwiów weryfikujących praktyczne umiejętności studenta z zakresu tworzenia aplikacji wykorzystujących mechanizmy stosowane przy realizacji zadań spełniających wymogi reżimu czasu rzeczywistego. Kolokwia sprawdzają osiągnięcie efektów: U1, U2, U3, K1, K2. Podczas wykładu sprawdzane jest osiągnięcie następujących efektów kształcenia: W1, W2, K1, K3. Kryteria oceniania: ndst - <0% - 45%) dst – <45% - 55%) dst plus – <55% - 65%) db – <65% - 75%) db plus – <75% - 85%) bdb - <85% - 100%> |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.