Аппаратное обеспечение IoT/CPS

Магистратура 2023/2024

Статус: Курс обязательный (Интернет вещей и киберфизические системы)

Направление: 11.04.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Подшивалов Александр Анатольевич

Прогр. обучения: Интернет вещей и киберфизические системы

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 60

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В процессе освоения дисциплины «Программно-аппаратные платформы Интернета вещей и встраиваемые системы» студент развивает следующие компетенции: способен разрабатывать и применять встраиваемое программное обеспечение на языке C для сбора, обработки и передачи данных с использованием современных микроконтроллеров; способен разрабатывать проекты систем сбора данных, включая подбор датчиков физических величин, средств обработки и средств передачи данных; способен самостоятельно выполнять экспериментальные исследования для решения научно-исследовательских и производственных задач с использованием современной аппаратуры и методов исследования, участвовать в научных исследованиях в группе, ставить задачи и выбирать методы экспериментальных исследований.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Программно-аппаратные платформы Интернета вещей и встраиваемые системы» является формирование понимания принципов построения, навыков использования и разработки компонентов систем сбора и беспроводной передачи данных на основе микроконтроллеров STM32 и nRF52 в среде операционной системы RIOT OS. В процессе освоения дисциплины «Программно-аппаратные платформы Интернета вещей и встраиваемые системы» студент развивает следующие компетенции: способен разрабатывать и применять встраиваемое программное обеспечение на языке C для сбора, обработки и передачи данных с использованием современных микроконтроллеров; способен разрабатывать проекты систем сбора данных, включая подбор датчиков физических величин, средств обработки и средств передачи данных; способен самостоятельно выполнять экспериментальные исследования для решения научно-исследовательских и производственных задач с использованием современной аппаратуры и методов исследования, участвовать в научных исследованиях в группе, ставить задачи и выбирать методы экспериментальных исследований.

Планируемые результаты обучения

Знать: общую структуру, состав, возможности современных микроконтроллеров, основные отличия в подходах в работе по сравнению с традиционными ПК. Уметь: осуществлять обоснованный выбор компонентов и настройку среды программирования. Владеть: базовыми навыками программирования микроконтроллеров.
Знать: основные возможности, компоненты и принципы применения встраиваемых операционных систем в платформах Интернета вещей; Уметь: обоснованно и корректно выбирать программный инструментарий для решения задач Интернета вещей. Владеть: навыками использования программных компонентов и разработки алгоритмов обработки данных во
Знать: основные используемые протоколы беспроводной передачи данных, их особенности, достоинства и недостатки, понимать основные проблемы обеспечения безопасности передачи данных. Уметь: обоснованно и корректно выбирать протокол беспроводной передачи, удовлетворяющий требований конкретной задачи. Владеть: навыками использования основных протоколов беспроводной передачи данных.
Знать: основные принципы организации сбора, накопления,. нализа и визуализации данных в системах Интернета вещей. Уметь: корректно и обоснованно применять выбирать платформы и методы накопления и обработки данных применительно к конкретной задаче. Владеть: базовыми навыками работы с протоколами и средствами
Знать: основные принципы повышения энергоэффективности микроконтроллерных систем сбора и обработки данных. Уметь: обоснованно и корректно выбирать режимы работы и уметь оценивать энергопотребление проектируемых систем сбора данных, выбирать тип питания системы. Владеть: навыками использования типовых компонентов встраиваемых ОС для обеспечения энергоэффективной работы систем сбора данных, базовыми методиками оценки энергопотребления.
Знать: основные типы датчиков различных физических величин, понятия дискретности и погрешности измерений; Уметь: обоснованно и корректно выбирать тип датчика и способ его подключения для решения практических задач сбора данных в системах Интернета вещей. Владеть: навыками использования типовых компонентов встраиваемых ОС для работы с различными типами цифровых и аналоговых датчиков.
Знать: основные типы цифровых и аналоговых интерфейсов микроконтроллера, предназначенных для обмена информацией с различными типами датчиков и систем управления; Уметь: обоснованно и корректно выбирать интерфейс ввода-вывода в зависимости от типа используемого датчика. Владеть: навыками использования типовых компонентов встраиваемых ОС для работы с интерфейсами ввода-вывода
Знать: принципы работы с основными периферийными устройствами микроконтроллера: портами ввода-вывода общего назначения, прерываниями и таймерами. Уметь: обоснованно и корректно выбирать режимы работы портов микроконтроллера; писать программные процедуры работы с портами ввода-вывода. Владеть: навыками разработки встраиваемого ПО с использованием портов ввода-вывода общего назначения в различных режимах.