Projektiranje ugradbenih računalnih sustava

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Mladen Vučić
Prof. dr. sc.
Davor Petrinović

Laboratorijske vježbe

Dorotea Potoč
univ. mag. ing. el. techn. inf.
Dr. sc.
Maja Jurišić Bellotti
Katarina Vodvarka
univ. mag. ing. el. techn. inf.

Opis predmeta

Ugradbeni računalni sustavi predstavljaju jezgru gotovo svih suvremenih elektroničkih uređaja, pa je stoga znanje njihovog projektiranja i izvedbe od zahtjeva i zamisli pa do funkcionalnog uređaja izuzetno značajno. U okviru ovog kolegija stječu se specijalistička znanja iz njihovog projektiranja, kao i specifičnosti njihove izvedbe određene zahtjevima primjene. Kolegij pokriva slijedeće cjeline: Elementi i građa ugradbenih računalnih sustava. Kontroleri i procesori. Integrirani periferijski sklopovi. Komunikacijsko sklopovlje. Razvoj ugradbenih računalnih sustava temeljen na suvremenim 32-bitnim mikrokontrolerima (MCU). Specifičnosti programske podrške ugradbenih računalnih sustava. Procesori s mekom jezgrom, fiksno ožičeni procesori. FPGA platforme u razvoju ugradbenih sustava. Jezici za opis sklopovlja u oblikovanju ugradbenih sustava. Sustav na čipu. Građa procesora za obradu signala (DSP). Kombinirane MCU/DSP jezgre. Razvoj programske podrške za procesore za obradu signala. Posebni režimi rada sustava. Rad u stvarnom vremenu. Sklopovski i programski alati za razvoj računalnih sustava. Primjeri ugradbenih računalnih sustava.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti profila (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti profila (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti profila (3. semestar)
Izborni predmet profila (1. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER2-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Predmeti specijalizacije profila (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. razviti ugradbeni računalni sustav temeljen na 32-bitnom mikrokontroleru
  2. koristiti alate za elektromehaničko i funkcijsko uhodavanje i ispitivanje računalnih sustava
  3. analizirati tipove biblioteka i modele povezivanja programskih odsječaka
  4. prilagoditi programsku podršku koja koristi redefiniciju i preusmjeravanje sistemskih poziva
  5. koristiti ugrađeno periferno sklopovlje za komunikaciju između mikrokontrolera i vanjskog svijeta
  6. prepoznati prednosti procesora za digitalnu obradbu signala za primjene u ugradbenim računalnim sustavima
  7. primijeniti specifične izvebene jedinice DSP procesora za obradbu signala u stvarnom vremenu
  8. razviti ugradbeni računalni sustav na jednom čipu

Oblici nastave

Predavanja

-

Laboratorij

-

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 20 % 0 % 20 %
Međuispit: Pismeni 0 % 40 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Pismeni 50 % 80 %
Napomena / komentar

Student stječe pravo na prolaz samo ako je na pismenim provjerama stekao barem 50% bodova (međuispitu i završnom).

Tjedni plan nastave

  1. Koncept ugradbenog računalnog sustava, Građa osnovnog računalnog sustava: CPU. memorija. U/I. sabirnica, Mikroprocesori i mikrokontroleri, Porodice mikrokontrolera (4-bitni. 8-bitni. 16-bitni. 32-bitni), Procesorska jezgra
  2. Integrirane periferije, Prekidi. prozivanje. prekidne strukture: vektori. prioriteti, Izravan pristup memoriji, Građa memorije. hijerarhija. priručne memorije
  3. Procesori s mekom jezgrom, Fiksno ožičeni procesori, Sustav na čipu (SoC)
  4. Komponente, Specifikacije i dizajn
  5. Principi uhodavanja, Boundary scan (JTAG), In-circuit emulacija (ICE)
  6. Uhodavanje u emuliranom okruženju, Referentni testovi, Formalna verifikacija ugradbenih računalnih sustava
  7. Porodice, Arhitekture, Principi ugradbenog dizajna temeljeni na programabilnim sklopovima
  8. Međuispit
  9. Elementi FPGA platformi: CPU. programabilna logika. prospoji. sučelja, Programiranje FPGA sklopova temeljeno na jezicima za opis sklopovlja, Alati za razvoj FPGA sklopova. programiranje na razini sustava, Particioniranje sklopovlja i programske potpore u razvoju FPGA platformi
  10. Analiza zahtjeva i identifikacija optimalne sklopovsko-programske platforme, Particioniranje i integracija sklopovlja i programske potpore, Metodologije za usklađeni dizajn sklopovlja i programske potpore, Generiranje arhitekture - prevođenje programa u arhitekturu
  11. Programska potpora visoke razine za heterogene ugradbene računalne sustave (potpora domensko-specifičnih jezika (DSL): strujanje. obrada signala itd.), Programski modeli za usklađeni dizajn sklopovlja i programske potpore. heterogeni sustavi. ubrzivači (grafičke procesorske jedinice (GPU). koprocesori. programabilna logika), Visoka razina upravljanja memorijom ugradbenih računalnih sustava (skupljanje dealociranih segmenata. alokacija memorije. upravljanje flash memorijom)
  12. Procesor za obradu signala u odnosu na procesor opće namjene, Arhitekture procesora za obradu signala
  13. Kombinirane MCU/DSP jezgre, Osnovne ALU operacije
  14. Načini adresiranja, Prekidi
  15. Završni ispit

Literatura

­Joseph Yiu (2013.), The Definitive Guide to ARM® Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors, Newnes
L. H. Crockett, R. A. Elliot, M. A. Enderwitz, R. W. Stewart (2014.), The Zynq Book: Embedded Processing with the Arm Cortex-A9 on the Xilinx Zynq-7000 All Programmable Soc, Strathclyde Academic Media
D. Petrinović (2009.), Projektiranje ugradbenih računalnih sustava - Primjena DSP procesora u ugradbenim računalima, Materijali za predavanja, FER-ZESOI
I. Dokmanić, D. Petrinović (2009.), Laboratorijske vježbe iz PURS-a II (DSP), FER-ZESOI

Za studente

Izvedba

ID 222753
  Zimski semestar
5 ECTS
R0 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

88 izvrstan
75 vrlo dobar
62 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet