MTM  Wybrane zagadnienia  projektowania systemów wbudowanych

Załączniki

Zasady wystawiania ocen.

Skrócony opis laboratorium

Program laboratorium obejmuje trzy istotne zagadnienia dotyczące systemów wbudowanych, a mianowicie:

• • wykorzystanie systemu czasu rzeczywistego (RTOS),

  • akwizycję sygnałów analogowych (Akwizycja),

  • niskomocową transmisję radiową (RF).

Dla każdej części laboratorium przygotowano:

• • dedykowany zestaw ćwiczeniowy

  • instrukcję do ćwiczeń

  • wzorcowe rozwiązania zadań z instrukcji.

Wszystkie ćwiczenia polegają na napisaniu programów w języku C według określonych założeń.

Wszystkie zestawy uruchomieniowe bazują na mikrokontrolerze, 8-bitowym (AVR) lub 32-bitowym (ARM)

Pełny opis laboratorium

RTOS

W trakcie ćwiczeń student dowiaduje się w jaki sposób wykorzystywać typowe elementy systemu czasu rzeczywistego takie jak watki, semafory i kolejki do programowania przykładowego sterowniaka urządzenia. Programy pisane są bardzo popularnego oraz darmowego systemu czasu rzeczywistego FreeRTOS.

Programy uruchamiane są na zestawie uruchomieniowym składającym się z mikrokontrolera ARM oraz silnika.

Końcowym efektem ćwiczeń jest sterownik serwomechanizmu kontrolowany za pośrednictwem komend tekstowych przesyłanych za pomocą złącza szeregowego i terminala lub aplikacji użytkownika stworzonej w środowisku LabVIEW w ramach innego przedmiotu.

Akwizycja

W trakcie ćwiczeń student dowiaduje się w jaki sposób wykorzystywać układy peryferyjne mikrokontrolera do akwizycji sygnałów analogowych oraz w jaki sposób przesyłać zebrane dane do komputera PC. Poszczególne ćwiczenia pozwalają zapoznać się z kwestiami:

• • doboru trybu pomiaru napięcia (Single Ended / Differential)

  • wpływu wzmocnienia i stopnia nadpróbkowania na poprawę jakości sygnału

  • realizacji trzech scenariuszy akwizycji i związanych z tym trzech różnych częstotliwości konwersji A/C, tj.:

  • na żądanie: kilkanaście S/s (próbek na sekundę)

  • z użyciem przerwań: 100 kS/s

  • z użyciem układu DMA (Direct Memory Acces): 2 MS/s

Każdemu scenariuszowi akwizycji towarzyszy gotowa aplikacja do prezentacji zebranych pomiarów.

Ćwiczenia wykonywane są z użyciem dedykowanego zestawu uruchomieniowego zawierającego:

• • • 8-bitowy mikrokontroler rodziny ATXMEGA (AVR),

    • źródła napięcia odniesienia,

    • potencjometr,

    • 2 czujniki  temperatury,

    • belkę tensometryczną,

    • mikrofon MEMS,

    • ultradźwiękowy czujnik odległości (rejestracja fali odbitej).

RF

W trakcie ćwiczeń student dowiaduje się w jaki sposób wykorzystywać zasoby mikrokontrolera oraz typowy scalony moduł transceivera RF do nickomocowej transmisji danych. Końcowym efektem jest układ pozwalający bezprzewodową transmisje danych z czujnika przyspieszenia przez okres jednego roku z użyciem baterii pastylkowej.

Poszczególne ćwiczenia pozwalają zapoznać się z kwestiami:

• • transmisji danych z użyciem scalonego transceivera RF

  • ograniczenia poboru energii podczas transmisji RF z użyciem przerwań zewnętrznych oraz trybu obniżonego poboru mocy

  • ograniczenie poboru energii podczas transmisji RF z użyciem ultraniskomocowego generatora zegar i licznika czasu rzeczywistego  

Ćwiczenia wykonywane są z użyciem dedykowanego zestawu składającego się z modułu nadajnika oraz modułu odbiornika. Oba moduły wyposażone są w:

• • - mikrokontroler rodziny ATXmega (AVR),

  • - scalony transceiver RF 2.4 GHz RF24L01 (Nordic Semiconductors),

  • - czujnik przyspieszenia MEMS,

  • - gniazdo baterii pastylkowej,

  • - złącze do pomiaru prądu zasilania,

  • - złącza USB do programowania i transmisji danych.