Systemy komputerowe w sterowaniu i pomiarach

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

SKPS

1

Celem przedmiotu jest przedstawienie specyfiki systemów komputerowych w zastosowaniach do sterowania i pomiarów. Przedstawienie metodyki projektowania oprogramowania dla systemów wbudowanych z uwzględnieniem zagadnień bezpieczeństwa i niezawodności systemu. Wykład obejmuje także systemy operacyjne czasu rzeczywistego, sieci przemysłowe i przykładowe aplikacje systemów czasu rzeczywistego. Ćwiczenia laboratoryjne pozwalają studentom nabyć praktyczną umiejętność projektowania i uruchamiania oprogramowania dla systemów wbudowanych z uwzględnieniem aplikacji czasu rzeczywistego.

Na przedmiot składają się wykłady i laboratoria

Treść wykładu

1. Wprowadzenie do systemów czasu rzeczywistego.
2. Środowiska do budowy systemu Linux do zastosowań wbudowanych i do sterowania w czasie rzeczywistym - Buildroot (BR) i OpenWRT
3. Zaawansowane użycie BR, Wprowadzenie do środowiska OpenWRT.
4. Realizacja zaawansowanej komunikacji międzyprocesowej w systemie Linux.
5. QEMU jako narzędzie do modelowania systemów. Komunikacja z urządzeniami I/O w systemie Linux, elementarne wprowadzenie do tworzenia sterowników.
6. Zaawansowane techniki przystosowania Linuxa do pracy w czasie rzeczywistym.
7. SoC i MPSoC - realizacja pracy w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem możliwości układów FPGA ściśle zintegrowanych z CPU.
8. Sprzęt z naciskiem na sterowniki
9. Organizacja oprogramowania w realizacjach bez systemu operacyjnego
10. Przykładowy przebieg procesu projektowego systemu ze sterownikiem w mikrokontrolerze
11. Szeregowanie zadań - strategie i algorytmy
12. Aspekty bezpieczeństwa
13. Sieci przemysłowe.

Zakres laboratorium

1. Zapoznanie ze środowiskiem Buildroot (BR). Zbudowanie obrazu Linuxa w wariancie z ram dyskiem oraz z lokalnym systemem plików na platformę Raspberry Pi (RPi). Uruchomienie zbudowanego systemu na RPi.

2. Zapoznanie ze środowiskiem OpenWRT i uruchomienie na RPi. Obsługa pinów (GPIO) z poziomu Linuxa za pomocą sysfs.

3. Dodawanie własnych pakietów do OpenWRT, uruchamianie i debugowanie wytworzonych aplikacji na systemie wbudowanym RPi.

4. Realizacja wieloprocesowego przetwarzania danych w czasie rzeczywistym na systemie wbudowanym RPi z OpenWRT oraz przeprowadzenie badań nad opóźnieniami i czasem przetwarzania.

5. i 6. Realizacja własnego małego projektu na systemie czasu rzeczywistego na bazie RPi i OpenWRT, w którym występują urządzenia peryferyjne: efektory i receptory, a także komunikacja sieciowa z komputerem PC.

• Sacha K., Systemy czasu rzeczywistego, Wyd. 2 (zmienione), Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1999.
• Sacha K., Sieci przemysłowe, Profibus, Mikom, 1998.
• Skalski Ł., Linux: podstawy i aplikacje dla systemów embedded, Legionowo, Wydawnictwo BTC, 2012.
• Bis M., Linux w systemach embedded, Legionowo, Wydawnictwo BTC, 2011.
• Yaghmour K., Building Embedded Linux Systems, Beijing, O'Reilly, 2003.
• Vizuete D.M, Instant Buildroot, Packt Publishing 2013.
• Giometti, Rodolfo, “GNU/Linux Rapid Embedded Programming : An Annotated Guide to Program and Develop GNU/Linux Embedded Systems Quickly”, Packt Publishing, Limited, 2017
• Simmonds, Chris, “Mastering Embedded Linux Programming - Second Edition : Master the Techniques Needed to Build Great, Efficient Embedded Devices on Linux”, Packt Publishing, Limited, 2017
• Abbott, Doug, “Linux for Embedded and Real-Time Applications”, Elsevier Science & Technology, 2017

Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:

• ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych - ocenę sprawozdań z realizacji zadań,
• ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na kolokwium.