• A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Standard and Custom Interfaces

2020/2021
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
6
ECTS credits
Course type:
Elective course
When:
4 year, 1, 2 module

Instructor

Программа дисциплины

Аннотация

Целью курса является усвоение студентами понятий «Интерфейс», «Стык», «Протокол», понятий конструктивной, программной и электрической совместимости, вариантов аппаратной и программной реализации обмена данными в рамках одного устройства и системы, изучение приборных и коммуникационных интерфейсов, ознакомление с интерфейсами промышленных систем сбора данных и управления, освоение интерфейсов виртуальных приборов. Практические занятия направлены на формирование у студентов навыков разработки и отладки программных и аппаратных средств сопряжения, необходимых для обмена информацией по предложенному в задании интерфейсу. Курс углубляет знания, полученные студентами в курсах «Микроконтроллерные системы», «Схемотехника». Полученные при изучении курса знания применяются при прохождении практики, в работе над проектами, выполнении ВКР.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Освоение студентами понятий «Интерфейс», «Стык», «Протокол», понятий конструктивной, программной и электрической совместимости, вариантов аппаратной и программной реализации обмена данными в рамках одного устройства и системы;
  • Изучение приборных интерфейсов.
  • Изучение коммуникационных интерфейсов
  • Изучение интерфейсов промышленных систем сбора данных и управления.
  • Изучение интерфейсов виртуальных приборов
  • Изучение промышленных сетей, использующих перечисленные интерфейсы.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знания в части электрических параметров, протоколов, в отдельных случаях конструктивных особенностей наиболее распространенных внутриприборных, коммуникационных интерфейсов, интерфейсов промышленных систем сбора данных и управления
  • Умение выбрать наиболее подходящий интерфейс в заданных условиях при разработке.
  • Опыт практического применения интерфейсов при взаимодействии элементов систем.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Вводная лекция. Роль и задачи интерфейсов в системах контроля и управления.
    Определения интерфейса, стыка, протокола. Задачи интерфейсов в робототехнических системах. Классификация и технические характеристики интерфейсов. Обзор системных интерфейсов персональных компьютеров
  • Передача информации на расстояние. Каналы передачи, Кодирование сигналов, Модуляция несущей информационным сигналом.
    Передача информации на расстояние с помощью напряжения и тока. Каналы передачи, искажения сигналов, методы кодирования информации, виды модуляции сигнала. Примеры схемотехники модуляторов и демодуляторов
  • Внутренние интерфейсы устройств
    Программируемые последовательные интерфейсы I2C, SPI, 1WireLAN и шины на их основе. Внутриприборные высокоскоростные интерфейсы LVPECL, LVDS
  • Коммуникационные интерфейсы общего назначения.
    Интерфейсы семейства RS (232, 422, 485). Электрические уровни, протоколы, управление потоком, организация сети. Схемотехника трансиверов протоколов семейства RS.Последовательные интерфейсы, применяемые в авионике MIL1553(ГОСТ Р 52070-2003), ARINC429.
  • Протоколы на базе интерфейсов семейства RS
    Протоколы ModBus и Profibus. Разновидности форматов в Modbus. Модели данных и адресации участков памяти. Основные команды Modbus. Поддержка работыModbus фреймворком Qt. Протоколы Profibus
  • Применение модуляции в промышленных сетях
    Интерфейсы сетей промышленной автоматики, использующие модуляцию информации . Интерфейс датчиков и исполнительных устройств - As интерфейс, коммуникационный протокол Hart
  • Обзор беспроводных интерфейсов.
    Семейство ИК интерфейсов IrDA. Передача данных по радиоканалу. Интерфейс BlueTooth, беспроводные сети. Применение беспроводных технологий обмена данными при разработке устройств и систем.
  • Промышленная сеть CAN.
    Принцип обмена информацией, электрические характеристики, форматы сообщений CAN. Схемотехника трансиверов CAN.
  • Интерфейсы для сопряжения бытовых устройств с вычислительной техникой на примере USB.
    Обзор свойств и характеристик последовательного интерфейса USB. Назначение контактов разъема и их электрические характеристики, структура пакетов, виды сообщений, инициализация устройств
  • Использование технологии Ethernet в промышленных системах контроля и управления
    Отличительные особенности промышленного Ethernet. Обзор протоколов промышленного Ethernet. Протоколы Modbus TCP и LXI для управления устройствами и получения измерительной информации
  • Интерфейсы измерительных приборов.
    Интерфейс GPIB(IEEE488), Назначение сигналов интерфейса. Протоколы стандарта. Язык SCPI. Интерфейс LXI
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Опрос на лекции, выступление с презентацией
  • неблокирующий Лабораторный практикум
  • неблокирующий Домашнее задание
  • неблокирующий Экзамен
    Режим проведения экзамена определяется режимом обучения, действующим в НИУ ВШЭ на момент проведения экзамена. В оффлайн режиме обучения экзамен проводится в устной форме. В режиме обучения онлайн, экзамен проводится в письменной форме (компьютерный тест). Экзамен проводится на платформе Google Forms (https://docs.google.com/forms/). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут до начала. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, включить камеру. Во время экзамена студентам запрещено: пользоваться конспектами и подсказками. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.
  • неблокирующий Дополнительные задания к лабораторному практикуму
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.14 * Домашнее задание + 0.19 * Дополнительные задания к лабораторному практикуму + 0.25 * Лабораторный практикум + 0.12 * Опрос на лекции, выступление с презентацией + 0.3 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Авдеев В.А. - Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование - Издательство "ДМК Пресс" - 2009 - 848с. - ISBN: 978-5-94074-505-1 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/1087
  • Музипов Х.Н. - Программно-технические комплексы автоматизированных систем управления: учебное пособие - Издательство "Лань" - 2018 - 164с. - ISBN: 978-5-8114-3133-5 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/108458
  • Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Основы сетей передачи данных - Национальный Открытый Университет "ИНТУИТ" - 2016 - 219с. - ISBN: - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/100346

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Муханин Л.Г. - Схемотехника измерительных устройств: учебное пособие - Издательство "Лань" - 2019 - 284с. - ISBN: 978-5-8114-0843-6 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/111201
  • Рачков М. Ю. - ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ 3-е изд., испр. и доп. Учебник и практикум для вузов - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 151с. - ISBN: 978-5-534-07525-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/tehnicheskie-izmereniya-i-pribory-437555