Ενσωματωμένα Συστήματα

Γενικά

• Κωδικός: Ρ101
• Εξάμηνο: 1o
• Επίπεδο Σπουδών: Μεταπτυχιακό
• Τύπος μαθήματος: Κορμού
• Γλώσσα διδασκαλίας και εξετάσεων: Ελληνικά
• Το μάθημα διατίθεται σε φοιτητές Erasmus
• Μονάδες ECTS: 7.5
• Διδάσκοντες: Καζαρλής Σπυρίδων, Βουρβουλάκης Ιωάννης
• Συντονιστής: Καζαρλής Σπυρίδων

Περιεχόμενα μαθήματος

• Ορισμός και Τεχνολογίες Ενσωματωμένων Συστημάτων. Παραδείγματα Ενσωματωμένων Συστημάτων με εφαρμογές στη Ρομποτική. Αναφορά στους έξυπνους αισθητήρες και σε τεχνολογίες Internet of Things (ΙοΤ).
• Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ενσωματωμένων Συστημάτων. Επεξεργαστές γενικού, ειδικού και μοναδικού σκοπού. Μικροελεγκτές, DSP, ASICs, προγραμματιζόμενες λογικές διατάξεις (FPGAs).
• Αρχιτεκτονικές von Neumann, Harvard. Σύντομη αναφορά στην αρχιτεκτονική των μικροελεγκτών PIC και AVR.
• Περιφερειακά Υποσυστήματα μικροελεγκτών: I/O, Χρονιστές, Ελεγκτές Διακοπών, Μετατροπείς Α/D, Δίαυλοι σύγχρονης και ασύγχρονης σειριακής επικοινωνίας (SPI, I2C, USB, UART).
• Αρχές Προγραμματισμού Ενσωματωμένων Συστημάτων: Το παράδειγμα της πλατφόρμας Arduino. Εργαστηριακά παραδείγματα για ψηφιακή είσοδο/έξοδο και αναλογική είσοδο/έξοδο. Σύνδεση βασικών αισθητήρων για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, της απόστασης, της κίνησης. Έλεγχος LED, μοτέρ, σερβομηχανισμών και αυτοκινούμενων οχημάτων.
• Υπολογιστές μοναδικής κάρτας (Single Board Computers). Το παράδειγμα της πλατφόρμας Raspberry Pi. Ανάπτυξη βασικών εφαρμογών ρομποτικής με το Raspberry Pi. Αναφορά στη γλώσσα Python. Αρχές σχεδίασης τυπωμένων κυκλωμάτων.

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση:

• Ανταποκριθεί σε βασικές απαιτήσεις σχεδίασης ενσωματωμένων εφαρμογών
• Ανταποκριθεί σε βασικές απαιτήσεις ελέγχου αυτόματων συστημάτων
• Συνδέσει ηλεκτρονικά στοιχεία (LED, switches, potensiometers, motors, servos, sensors, κλπ) σε πλακέτες μικροελεγκτών, τύπου Arduino ή Raspberry Pi, και να τα χειριστεί μέσω του μικροελεγκτή. Αναπτύξει εφαρμογές μετρήσεων και ελέγχου με χρήση πλατφόρμας Arduino και Raspberry Pi
• Να σχεδιάσει ηλεκτρονικά τυπωμένα κυκλώματα με χρήση λογισμικού σχεδίασης τυπωμένων κυκλωμάτων
• Να προγραμματίσει εφαρμογές στο Raspberry Pi σε γλώσσα Python
• Να χειριστεί μετατροπείς αναλογικού σήματος σε ψηφιακό και αντίστροφα.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομη και Ομαδική εργασία
• Σχεδιασμός και Διαχείριση Projects
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Θεωρητική διδασκαλία – ανάπτυξη της ύλης στον πίνακα και παρουσίαση μέσω βιντεοπροβολέα.

Εργαστηριακή εξάσκηση με χρήση πλατφορμών Arduino, και Raspberry Pi, ανάπτυξη κατασκευών αυτοματισμού, μετρήσεων και ελέγχου.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας με χρήση πλατφόρμας ασύγχρονης και σύγχρονης τηλεκπαίδευσης.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 50% από τον βαθμό εργασίας στην πλατφόρμα Arduino και κατά 50% από τον βαθμό εργασίας στην πλατφόρμα Raspberry Pi.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

“Introduction to the design of small-scale embedded systems”, Tim Wilmshurst, Palgrave.

“Συστήματα Μικροϋπολογιστών ΙΙ: Μικροελεγκτές AVR και PIC”, Κιαμάλ Πεκμεστζή, Εκδόσεις Συμμετρία.

“Ανάπτυξη Εφαρμογών με το Arduino”, Παναγιώτης Παπάζογλου, Σ.-Π. Λιώνης, Εκδόσεις Τζιόλα.

“18+ Random nerd Tutorial Projects”, Rui Santos, http://randomnerdtutorials.com/download

“Embedded System Design, A Unified hardware/Software Introduction”, Frank Vahid, Tony Givargis, John Wiley & Sons.

“Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers”, Tim Wilmshurst, Newnes.

“Getting Started with Python and Raspberry Pi”, Dan Nixon, Packt Publishing (open source).

“Αρχιτεκτονική και Προγραμματισμός του PIC16F877”, Ι. Καλόμοιρου, Σημειώσεις.