Γενικά
- Κωδικός Μαθήματος: 606ΕΔΥΕ
- Εξάμηνο: 6ο
- Διδάσκων Ακαδ. Έτος 2022-2023: Δημήτριος Καραμπατζάκης
- Τύπος Μαθήματος: Υποβάθρου, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων
- Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό-Επιλογής (ΥΕ)
- Διδασκαλία Θεωρίας: 2 ώρες/εβδομάδα (60% της βαθμολογίας)
- Διδασκαλία Φροντιστήριο: – ώρες/εβδομάδα
- Διδασκαλία Εργαστηρίου: 1 + 1 ώρα/εβδομάδα (ξεχωριστό μάθημα – 40% της βαθμολογίας)
- Πιστωτικές μονάδες ECTS: 5
- Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
- Το μάθημα ΔΕΝ προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Σκοπός του μαθήματος είναι η διδασκαλία προχωρημένων γνώσεων που απαιτούνται για τη μελέτη, ανάλυση και σχεδίαση των ενσωματωμένων συστημάτων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:
- Να γνωρίζουν τους τρόπους χρήσης των υλικών που χρησιμοποιούνται στην σχεδίαση των αναλογικών ηλεκτρονικών ενός ενσωματωμένου συστήματος, όπως αντιστάσεων, πυκνωτών, πηνίων, διόδων, τρανζίστορ, ηλεκτρονόμων, τελεστικών ενισχυτών και χρονιστών.
- Να γνωρίζουν τους τρόπους χρήσης των υλικών που χρησιμοποιούνται στην σχεδίαση των ψηφιακών ηλεκτρονικών ενός ενσωματωμένου συστήματος, όπως λογικών πυλών, κωδικοποιητών, αποκωδικοποιητών, πολυπλεκτών, αποπλεκτών, ψηφιακών συγκριτών, flipflop, μετρητών και καταχωρητών.
- Να γνωρίζουν την αρχιτεκτονική με την οποία είναι δομημένη μια μνήμη RAM και μια μνήμη ROM.
- Να κατανοούν τις έννοιες και τις αρχιτεκτονικές των παρακάτω μονάδων του μικροελεγκτή: 1. μονάδα ελέγχου, 2. μικροεπεξεργαστής, 3. μνήμη, 4. μονάδα εισόδου και 5. μονάδα εξόδου.
- Να εξειδικεύσουν τη γνώση τους στη αρχιτεκτονική δομή του μικροελεγκτή AVR της ATMEL ή του RP2040.
- Να κατανοούν και να χρησιμοποιούν τον τρόπο σύνταξης των εντολών σε γλώσσα Assembly.
- Να γνωρίζουν και να μπορεί να χρησιμοποιούν τη μεθοδολογία και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται προκειμένου να γίνει ο προγραμματισμός ενός μικροεπεξεργαστή σε γλώσσα Assembly.
- Να γνωρίζουν τον τρόπο με τον οποίο θα προγραμματίζουν, σε γλώσσα Assembly, τον μικροελεγκτή Atmega8515 ή των RP2040.
- Να γνωρίζουν τον τρόπο με τον οποίο θα σχεδιάσουν και θα αναπτύξουν ένα πλήρες ενσωματωμένο σύστημα.
- Να γνωρίσουν την γλώσσα SysML για την μοντελοποίηση σύνθετων συστημάτων που διαθέτουν χαρακτηριστικά ενσωματωμένων συστημάτων και συστημάτων του διαδικτύου των πραγμάτων.
- Να γνωρίσουν βιομηχανικά συστήματα ενσωματωμένων συστημάτων.
Γενικές Ικανότητες
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Λήψη αποφάσεων
- Eργασία σε ομάδες
- Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
- Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
Περιεχόμενο Μαθήματος
- Εισαγωγή στα αναλογικά και τα ψηφιακά ηλεκτρονικά που χρησιμοποιούνται στα ενσωματωμένα συστήματα.
- Εισαγωγή στους μικροελεγκτές.
- Η αρχιτεκτονική δομή των μικροελεγκτών AVR ή RP2040.
- Ο μικροελεγκτής ΑΤmega8515 (ή RP2040) και τα υποσυστήματα μνήμης, μονάδων εισόδου εξόδου και χρονιστών.
- Σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήματος μικροελεγκτή.
- Προγραμματισμός του μικροελεγκτή ΑΤmega8515 (ή RP2040) σε γλώσσα Assembly, C ή MicroPython .
- Σύνδεση συσκευών εισόδου και εξόδου, ενδεικτών LED, συσκευών ήχου και συσκευών μεσαίου και μεγάλου ρεύματος.
- Διαμόρφωση εύρους παλμού PWM.
- Έλεγχος κινητήρα με σήματα PWM.
- Μετατροπές από ψηφιακό σε αναλογικό.
- Χρήση PID ελέγχου με μικροελεγκτή.
- Προγράμματα εφαρμογών σε γλώσσα Assembly, C ή MicroPython.
- Μοντελοποίηση σύνθετων συστημάτων με SysML.
Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι – Αξιολόγηση
Τρόπος Παράδοσης
- Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία (παράδοση, συζήτηση, επίλυση προβλημάτων).
- Παράδοση Εργασίας Εξαμήνου με χρήση του courses.cs.ihu.gr
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
- Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών (Power point presentations).
- Ιστοσελίδα του μαθήματος με υποστηρικτικό και βοηθητικό υλικό.
- Χρήση υπηρεσίας courses.cs.ihu.gr
- Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές/τριες.
- Υλικό μαθήματος Moodle https://moodle.cs.ihu.gr/
- Χρήση υλικού/λογισμικού τεχνολογίας ARDUINO UNO – AVR, ή MicroPython – RP2040 RISC.
Οργάνωση Διδασκαλίας
| Δραστηριότητα | Φόρτος εργασίας εξαμήνου |
| Διαλέξεις | 52 ώρες |
| Εργαστηριακές Ασκήσεις | 26 ώρες |
| Γραπτές Εξετάσεις | 2 ώρες |
| Γραπτές Εργασίες | 20 ώρες |
| Αυτοτελής Μελέτη | 25 ώρες |
| Σύνολο | 125 ώρες (5 ECTS) |
Αξιολόγηση φοιτητών
Ι. Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (60%) που περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση.
ΙΙ. Παράδοση Εργασίας Εξαμήνου (40%) στα πλαίσια των εργαστηρικών ασκήσεων (είναι ξεχωριστό μάθημα) κατά τη διάρκεια του εξαμήνου και επιτρέπεται η εργασία σε ομάδες. Η παρακολούθηση είναι υποχρεωτική στο εργαστήριο και ο φοιτητής που το έχει παρακολουθήσει επιτυχώς (χωρίς να κοπεί από απουσίες) έχει δικαίωμα να βαθμολογηθεί στις ασκήσεις.
Η εξέταση του μαθήματος γίνεται με ανοικτό το κύριο σύγγραμμα του μαθήματος.
Ο τελικός βαθμός του μαθήματος ΒΜ = ΓΕ*0,6 + ΣΑ*0,4 πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Η τελική εξέταση φοιτητών με δυσλεξία ή σημαντικό πρόβλημα υγείας γίνεται μετά από συνεννόηση.
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.
Συνιστώμενη Βιβλιογραφία
Συγγράμματα μέσω του συστήματος «Εύδοξος»
- Ενσωματωμένα Συστήματα, Δ.Πογαρίδης, Εκδόσεις Δίσιγμα, 2015, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 50661496 (Κύριο Σύγγραμμα)
- Σχεδιασμός ενσωματωμένων συστημάτων, 2016, Δ. Σούντρης, Μ.Δασυγένης, DA VINCI Μ.Ε.Π.Ε, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 59372855
Συμπληρωματική ελληνόγλωσση βιβλιογραφία
- Ενσωματωμένα συστήματα – Ο αθέατος ψηφιακός κόσμος, Δασυγένης Μηνάς, Σούντρης Δημήτριος, ttps://repository.kallipos.gr/handle/11419/2247
- Ανάπτυξη Εφαρμογών με το Arduino, Π. Παπάζογλου, Σ. Π. Λιωνής, Εκδόσεις Τζιόλα
Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία
- Embedded C programming and the Atmel AVR, R. Barnet, L. O’Cull, S. Cox, Thomson Delmar Learning Inc., 2007.
- Embedded Systems Design, A.S. Berger, CPM Books, 2002.
- Εmbedded System Design, F. Vaahid, T. Givargis, John Wiley @ Sons Inc., 2002.
- Microcontroller Technology, P. Spasov, Prentice Hall, 1993.
- A Practical Guide to SysML, The Systems Modeling Language, Sanford Friedenthal, Alan Moore, Rick Steiner, Morgan Kaufmann Publishers.
Συναφή επιστημονικά περιοδικά
- IEEE Embedded Systems Letters