Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

Studiengang: Master Mechatronics
Studiengangsart: FH-Masterstudiengang
Vollzeit
Wintersemester 2021

Titel der Lehrveranstaltung / des Moduls Eingebettete Systeme 3
Kennzahl der Lehrveranstaltung / des Moduls 024612030201
Unterrichtssprache Deutsch / Englisch
Art der Lehrveranstaltung (Pflichtfach, Wahlfach) Wahlpflichtfach
Semester in dem die Lehrveranstaltung angeboten wird Wintersemester 2021
Semesterwochenstunden 4
Studienjahr 2021
Niveau der Lehrveranstaltung / des Moduls laut Lehrplan 2. Zyklus (Master)
Anzahl der zugewiesenen ECTS-Credits 6
Name des/der Vortragenden André MITTERBACHER, Horatiu O. PILSAN, Stefan STÖCKLER


Voraussetzungen und Begleitbedingungen

Keine


Lehrinhalte
  • Ebenen der Fertigungsautomation
  • Einsatzgebiete von Feldbussen
  • CAN-Bus und Profibus
  • Auswahl von Feldbussen
  • Peripherieeinheiten von Mikrocontrollern
  • Auswahl von Mikrocontrollern
  • Stromsparmodi von Mikrocontrollern
  • Start-up eines Mikrocontrollersystems
  • Speichertestmethoden für RAM und ROM
  • OSI Modell von drahtlosen Kommunikationsprotokollen mit Schwerpunkt auf die unteren Schichten (physical and media access layer)
  • Grundlagen der RF Technik (Wellenausbreitung, Modulationstechniken)
  • Media Access Techniken die in drahtlosen Protokollen zur Anwendung kommen - Beispiele von drahtlosen Kommunikationsprotokollen (z.B. WLAN, BT)
  • Beispiel einer Wireless Stack Implementierung in einem Mikrocontroller
  • Einführung Hardwarebeschreibungssparachen (HDL), Syntax einer typischen HDL
  • Grundelemente digitaler Logik in einer HDL.Verifikation eines Digitaldesigns mit Hilfe von HDL test benches
  • Simulation von digitaler Logik und test benches
  • Übersicht über typische programmierbare Logikbausteine (PLDs)
  • Design flow und Toolchain von PLDs
  • Synthese von digitaler Logik, die mit einer HDL beschrieben sind, in ein PLD
  • Beispielprojekte: Vom Design über Simulation zur Implementierung in einem PLD

Lernergebnisse

Die Studierenden können

  • die klassischen Anwendungsgebiete von Feldbussen aufzählen.
  • die verschiedenen Ebenen der Fertigungsautomatisierung erläutern.
  • die Feldbussysteme CAN und Profibus mit ihren spezifischen Merkmalen erklären.
  • die Einsatzmöglichkeiten der beiden erwähnten Feldbussysteme anhand ihrer Eigenschaften argumentieren.
  • die spezifischen Eigenschaften der Peripherieeinheiten eines Mikrocontrollers erklären.
  • einen Mikrocontroller für eine gegebene Anwendung aussuchen.
  • die Stromsparmöglichkeiten von Mikrocontrollern aufzählen und vergleichen.
  • erläutern, wie eine Hochstartphase eines Mikrocontrollers zu implementieren ist.
  • die Speichertestmethoden untereinander vergleichen und für eine Anwendung die geeignete auswählen.
  • die speziellen Eigenschaften einer drahtlosen Übertragung beschreiben, basierend auf dem Lagenmodell (z.B OSI).
  • die grundlegenden Eigenschaften elektromagnetischer Wellenausbreitung skizzieren.
  • den physikalischen Layer von drahtlosen Kommunikationsprotokollen beschreiben.
  • die Modulationstechniken, die in drahtlosen Verbindungen zur Anwendung kommen, beschreiben und deren Vor- und Nachteile diskutieren.
  • die Techniken, die vom Media Access Layer einer drahtlosen Übertragung verwendet werden, beschreiben und diskutieren.
  • Beispiele technischer Realisierung von drahtlosen Verbindungen beschreiben und diskutieren (z.B. WIFI, Bluetooth, 802.15.4).
  • einen drahtlosen Stack (z.B. Bluetooth low energy) anwenden, um eine drahtlose Verbindung auf einer Mikrocontroller-Plattform zu implementieren.
  • die geschichtliche Entwicklung von Hardware Desciption Languages (HDL) aufzählen. Beispiele von typischen HDL sind bekannt.
  • die Anwendung von HDL Digital-Design beschreiben und diskutieren.
  • HDL anwenden um grundlegende Elemente digitaler Logik zu beschreiben, auf Grundlage der Kenntnis der Syntax einer HDL.
  • kombinatorische und sequentielle Logik (Zähler, Dekoder, Zustandsautomaten, Digitale Filter oder Regler) beschreiben.
  • HDL anwenden um Test-Benches zu definieren, die zu testende digitale Logik stimulieren.
  • Simulator-Tools anwenden, um Test-Benches und die zu testende digitale Logik zu simulieren.
  • verschiedene Arten von PLDs beschreiben die internen Ressourcen eines programmierbaren Bausteins (PLD) beschreiben.
  • einen PLD für eine gegebene Anwendung auf Basis seiner Eigenschaften aussuchen.
  • den Design Ablauf für ein PLD im Detail beschreiben.
  • ein HDL-Design für einen PLD synthetisieren unter Verwendung von Designwerkzeugen. Die Elemente der digitalen Logik können auf allen Ebenen des Designflusses identifiziert werden.
  • PLD in einem kleinen Projekt anwenden um eine digitale Logik zu realisieren.

     

Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden

Interaktive Vorlesung, Selbst gesteuertes Lernen, Laborübungen, Praktische Projektarbeit.


Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien

Schriftliche Prüfung


Kommentar

Nicht zutreffend


Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen
  • Schrom, Harald (2007): Optimiertes Feldbussystem: Entwurf und Realisierung eines integralen Low-Power/Low-Cost Feldbussystems. 1st Ed. Saarbrücken: VDM Verlag Dr. Müller.
  • Bormann, Alexander; Hilgenkamp, Ingo (2006): Industrielle Netze. Ethernet-Kommunikation für Automatisierungsanwendungen. Heidelberg: Hüthig (PRAXIS).
  • Tse, David ; Viswanath, Pramod (2005): Fundamentals of wireless communication. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
  • Thomas, Donald ; Moorby, Philip (2008): The Verilog Hardware Description Language. 5th ed. 2002 edition. Springer.
  • Ashenden, Peter J. (2011): The designer’s guide to VHDL. 3. ed. Amsterdam (u.a.): Morgan Kaufmann.
  • Grout, Ian (2008): Digital systems design with FPGAs and CPLDs. Amsterdam (u.a.): Elsevier/Newnes.
  • Brinkschulte, Uwe (2010): Mikrocontroller und Mikroprozessoren. Berlin, Heidelberg: Springer.

Art der Vermittlung

Präsenzveranstaltung