наверх

Встроенные системы

Курс уже начался
77 дней
До конца записи
  • 12 недель

    длительность курса

  • около 9 часов в неделю

    понадобится для освоения

  • 3 зачётных единицы

    для зачета в своем вузе

Встраиваемые системы – это база киберфизических систем и Индустрии 4.0. А данный курс является введением во встроенные и киберфизические системы. В нем рассматриваются архитектура и специфика аппаратного и программного обеспечения, особенности программирования, тестирования и отладки встроенных и киберфизических систем. В курсе разбираются вопросы надежности и безопасности, а также аспекты проектирования программного и аппаратного обеспечения в условиях ограниченных ресурсов.

О курсе

Курс посвящен введению в проектирование и особенности функционирования встроенных систем. Цель курса – дать студентам начальное представление о встроенных системах, специфике их проектирования и эксплуатации.

В результате обучения происходит формирование базовой системы знаний и навыков, позволяющей понимать принципы функционирования встроенных систем, выбирать средства и технологии их разработки, оценивать эффективность их использования в различных прикладных областях.

Для обучения используются следующие инновационные технологии: система удаленного прототипирования встраиваемых вычислительных систем (виртуальная лаборатория); задания, направленные на развитие творческого мышления; проблемное обучение.

Формат

В состав курса входят видеолекции, виртуальная лаборатория, тесты. Длительность курса составляет 12 недель. Трудоемкость курса – 3 зачетные единицы. Средняя недельная нагрузка на слушателя – 9 часов.

Сопряжённое проектирование встраиваемых систем (Hardware/Software Co-Design). Часть 1. Учебное пособие [Электронный ресурс] : учеб. пособие / С.В. Быковский [и др.]. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : НИУ ИТМО, 2016. — 108 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/91380.

Сопряжённое проектирование встраиваемых систем (Hardware/Software Co-Design). Часть 2. Учебное пособие [Электронный ресурс] : учеб. пособие / С.В. Быковский [и др.]. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : НИУ ИТМО, 2016. — 105 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/91379.

Соколова, В. В. Вычислительная техника и информационные технологии. Разработка мобильных приложений : учебное пособие для прикладного бакалавриата / В. В. Соколова. — М. : Издательство Юрайт, 2018. — 175 с. — (Серия : Университеты России). — ISBN 978-5-9916-6525-4. 

Древс, Ю.Г. Технические и программные средства систем реального времени [Электронный ресурс] : учебник / Ю.Г. Древс. — Электрон. дан. — Москва : Издательство «Лаборатория знаний», 2016. — 337 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/70691.

Аппаратные и программные средства встраиваемых систем [Электронный ресурс] : учеб. пособие / А.О. Ключев [и др.]. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : НИУ ИТМО, 2010. — 290 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/40708.

Требования

Материал курса основывается на знаниях следующих дисциплин: "Математика", "Дискретная математика", "Физика", "Информатика". "Программирование".

Программа курса

В курсе рассматриваются следующие темы:

Раздел 1. Встроенные и киберфизические системы

  • Неделя 1. Введение 
    • Процесс обучения и рекомендуемая литература
    • Зачем нужен этот курс? 
    • О необходимых компетенциях и их развитии 
    • Основные понятия: встроенные и киберфизические системы 
    • Понятие реального времени 
    • Надежность и безопасность 
    • Особенности конструкции и разработки ПО встроенных и киберфизических систем 
  • Неделя 2. Встроенные системы 
    • Первые управляющие компьютеры. История создания 
    • Переход к встроенным системам 
    • Этапы развития управляющих компьютеров 
    • Встроенные и киберфизические системы в настоящее время 
    • Как выглядят встроенные системы в настоящее время 
    • Пирамида автоматизации 
  • Неделя 3. Киберфизические системы 
    • Что такое киберфизическая система? 
    • Проблемы в проектировании ПО 
    • Практические способы реализации ПО
    • Модели вычислений 
    • Концепция “Интернет-вещей”. Холоны и холархии 

  Раздел 2. Особенности аппаратного обеспечения встроенных систем

  • Неделя 4. Особенности конструкции встроенных систем 
    • Корпуса встроенных систем
    • Защита от электромагнитных помех 
    • Защита от влаги 
    • Громозащита (молниезащита) и защита от вибрации 
    • Можно ли использовать обычное компьютерное оборудование в качестве компонентов ВсС и КФС? 
  • Неделя 5. Вычислительная подсистема
    • Учебный лабораторный стенд SDK-1.1M 
    • Процессоры и микроконтроллеры 
    • Микроконтроллеры семейства STM32 
    • Механизмы реального времени. Таймер
    • Механизмы реального времени. Устройство захвата сравнения
    • Механизмы реального времени. Сторожевой таймер. Прерывания. Часы реального времени
    • Механизмы реального времени. Система контроля питания. Встроенная Flash-память. ПДП
  • Неделя 6. Система ввода/вывода
    • Система ввода/вывода встроенной системы
    • Система ввода/вывода на примере учебного стенда SDK-1.1M
    • Интерфейсы учебного стенда SDK-1.1M


  Раздел 3. Особенности программного обеспечения встроенных систем

  • Неделя 7. Операционные системы реального времени
    • Операционная система 
    • Операционная система реального времени
    • Ядро ОС РВ, переключение и планирование задач
    • Специфика ОС РВ
    • Процессы и параллелизм. ОС РВ FreeRTOS
  • Неделя 8. Языки программирования
    • Что такое язык?
    • Языки программирования для ответственных систем
    • Языки программирования С/С++
    • Примеры программ на языке Си для ВсС и КФС
  • Неделя 9. Отладка и тестирование
    • Основные понятия
    • Основные виды тестов
    • Специфика тестирования ВсС и КФС
    • Отладка ВсС и КФС

  Раздел 4. Инструментальное обеспечение встроенных систем   

  • Неделя 10. Особенности компиляторов языков С/С++ для встроенных систем
    • Компиляция программы: начальное конфигурирование встроенных систем.
    • Компиляция программы: управление памятью, модели памяти.
    • Компиляция программы: управление оптимизацией и отладкой.
  • Неделя 11. Инструментальные средства отладки и тестирования
    • Отладка встроенных систем с помощью специализированных интерфейсов;
    • Использование логических анализаторов и осциллографов в процессе тестирования и отладки встроенных систем.
    • Модель современного отладчика.

Результаты обучения

  • Знание основных понятий встроенных систем, их место и роль в современном мире (РО-1)
  • Владение современными технологиями и средствами проектирования встроенных систем (РО-2)
  • Знание структуры жизненного цикла встроенных систем (РО-3)
  • Знание критериев качества встроенных систем и процесса их разработки (РО-4)
  • Владение навыками организации процесса разработки встроенных систем (РО-5)

Формируемые компетенции

09.03.01 Информатика и вычислительная техника
09.03.04 Программная инженерия
10.03.01 Информационная безопасность
44.03.04 Профессиональное обучение
11.03.03 Конструирование и технология электронных средств
12.03.01 Приборостроение
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
15.03.06 Мехатроника и робототехника
23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
24.03.02 Системы управления движением и навигация
27.03.04 Управление в технических системах

  • Обосновывает принятие решения при осуществлении профессиональной деятельности (ОПК-2.1)
  • Выбирает средства и технологии, в том числе с учетом последствий их применения в профессиональной сфере (ОПК-2.2)
  • Принимает участие в планировании, разработке текущих и перспективных планов развития проектов в профессиональной области (ОПК-2.3)
  • Оценивает эффективность результатов профессиональной деятельности (ОПК-2.4)
  • Определяет приоритеты профессиональной деятельности и способы ее совершенствования (ОПК-2.5)

Ключев Аркадий Олегович

Кандидат технических наук
Должность: доцент факультета программной инженерии и компьютерной техники Университета ИТМО

Быковский Сергей Вячеславович

Кандидат технических наук
Должность: доцент факультета программной инженерии и компьютерной техники Университета ИТМО

Болдырева Елена Александровна


Должность: инженер факультета программной инженерии и компьютерной техники Университета ИТМО

сертификат об окончании курса

Сертификат

По данному курсу возможно получение сертификата.

Похожие курсы