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Dumm dürft Ihr sein, aber laßt
Euch was einfallen ...
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E. Heinkel, W. Messerschmitt,
H. Nixdorf, M. Grundig u.v.a.m.
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Moderne elektronische Geräte sind
typischerweise Verbundlösungen, die programmgesteuerte
Einrichtungen (z. B. Mikrocontroller), Analogschaltungen, Digitalschaltungen,
Stromversorgungsschaltungen und Interfaceschaltungen enthalten
(Embedded Systems). Hard- und Software-Engineering bezeichnet
das Lehrgebiet vom Ausdenken, Durchentwickeln und Zum-Laufen-Bringen
derartiger Hardware-Software-Verbundlösungen.
Hardware- und Software-Engineering = Enwickeln
mit zuhandenem Zeug (Martin Heidegger). Zuhanden ist, was es
(1) gibt und was sich (2) zu annehmbaren Preisen bei annehmbaren
Lieferfristen beschaffen läßt.
Hard- und Software-Engineering ist weder
Schaltkreisentwurf noch Automatisierungstechnik:
- wer die Elektronik eines Bügeleisens,
eines Staubsaugers, eines verstellbaren Autositzes usw.
zu entwickeln hat, muß Transistoren, Operationsverstärker,
Gatter und Mikrocontroller trickreich einsetzen,
- wer ein Walzwerk zu automatisieren
hat, darf mit Transistoren und Mikrocontrollern gar nicht
erst anfangen ...
Die Disposition ab SS
2009:
Hard-
und Software-Engineering HS1
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Hard-
und Software-Engineering HS2
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Mikrocontrollertechnik.
Elementare Problemlösung mit Mikrocontrollern
- Elementare
Einführung in die Rechnerarchitektur
- Einführung
in die maschinennahe Programmierung
(am Beispiel Atmel AVR)
- Universelle
und programmierbare Logik
- Externe Erweiterung
von Mikrocontrollern (Pegelwandlung,
Bussysteme, Speichererweiterung
usw.)
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Mikrocontrolleranwendung.
Programmorganisation und Software der
Mikrocontroller von Grund auf.
- Die eingebaute
Peripherie
- Grundlagen
der Realzeitprogrammierung
- Grundlagen
der Multiprozessorsysteme (mehrere
Mikrocontroller im Verbund)
- Grundlagen
der Mensch-Maschine-Schnittstellen
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Die Disposition bis WS 2008/2009:
Hard-
und Software-Engineering HS1
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Hard-
und Software-Engineering HS2
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Die Hardware. Hardwarelösungen
mit Mikrocontrollern und programmierbarer
Logik.
- Universelle
und programmierbare Logik
- Externe Erweiterung
von Mikrocontrollern (Pegelwandlung,
ESD, Isolation, Bussysteme, Speichererweiterung
usw.)
- Die eingebaute
Peripherie
- Mikrocontroller
und programmierbare Logik
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Die Software. Programmorganisation
und Software der Mikrocontroller von
Grund auf (im Vergleich zu AU1 mit vollem
Schwierigkeitsgrad).
- Grundlagen
der Realzeitprogrammierung
- Grundlagen
der Multiprozessorsysteme (mehrere
Mikrocontroller im Verbund)
- Grundlagen
der Mensch-Maschine-Schnittstellen
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Der Fokus: Mit Mikrocontrollern von
Grund auf entwickeln
Typische Szenarien der Anwendung:
- die komplette Anwendungslösung
ist von Grund auf auszuarbeiten,
- wir haben einiges an Wahlfreiheit,
- die Ressourcen sind knapp,
- die Problemlösung steht unter
Zeit- und Kostendruck – es muß alles schnell gehen
und darf nichts kosten,
- bei den Materialkosten kommt es oft
auf die Stellen nach dem Komma an,
- wir haben weder genügend Zeit
noch können wir, um Schwierigkeiten aus dem Wege zu
gehen, auf immer dickere Systeme zurückgreifen,
- oft haben wir nur die blanke Hardware
und einen Compiler und/oder Assembler,
- man kann nicht alles haben,
- es läuft keineswegs alles ideal
– man muß sich halt zu helfen wissen ...
HS2 WS 2008/2009:
Woche
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Vorlesung/Übung
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Schwerpunkte
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1
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Eingebaute Peripherie (1)
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allgemeine Steuerung; A/D-Wandler
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2
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Eingebaute Peripherie (2)
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Timer/Counter;
PWM, Sound, einfache D-A-Wandler
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3
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Programmiermodelle
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4
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (1)
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Einführung
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5
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (2)
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Interrupt Handling;
Interruptserviceroutinen
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6
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (3)
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State Machines
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7
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (4)
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Multitasking
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8
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (5)
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Virtuelle Maschinen
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9
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Grundlagen der
Realzeitprogrammierung (6)
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Ereignissteuerung;
Windows-Prinzipien
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10
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Grundlagen der
Multiprozessorsysteme (1)
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11
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Grundlagen der
Multiprozessorsysteme (2)
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12
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Grundlagen der Mensch-Maschine-Schnittstellen (1)
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13
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Grundlagen der Mensch-Maschine-Schnittstellen (2)
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14
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Reserve
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a) Zur Klausurvorbereitung
HS2:
Grundlagen der Realzeitprogrammierung
Interruptserviceroutinen
(ISRs)
Mehrprozessorsysteme
und Parallelverarbeitung. Ein
einführender Überblick.
State
Machines. Bildbeispiele.
Einführung in die Mikrocontrollerprogrammierung am Beispiel Atmel AVR
LCD-Displays
b)
Zur Klausurvorbereitung HS1:
Programmierbare Logik
CPLDs
und FPGAs
Übersicht
Externe Erweiterungen
Übersicht
Bussysteme
c) Archiv (nur
zur Information):
Übersicht über den Inhalt der Vorlesung
Programmieren in C -- ein Kurzüberblick
Ergänzungen:
- Viel Erfolg beim Studium!
-
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Aktuelles:
4. 5. 2009:
Praktikum Hard-
und Software-Engineering am 4.5. fällt aus.
Ausweichtermin wird noch bekanntgegeben.
Praktikum: Versuch
1 und 2
Kurzeinführung
in die Lehrveranstaltung
Übersicht
über den Lehrstoff AU1
C
für Mikrocontroller
(Einführung/Überblick)
Multitasking/virtuelle
Maschinen mit Atmel AVR (simple & stupid)
Assemblerdatei
dazu
Alte Klausuren
zum Üben:
HS1
HS2
Skript-Material
neu geordnet für Vorbereitung
auf die Klausur HS2
Skript-Material
neu geordnet für Vorbereitung
auf die Klausur HS1
Merkblatt
zur Klausur HS2
Merkblatt
zur Klausur HS1
Atmel
AVR - wichtige Maschinenbefehle (1 S.)
Die
Original-Befehlsbeschreibung (Fa. Atmel).
Wichtig: Die Seiten
10 bis 15 (Instruction Set Summary)
Allgemeines:
Typische
Entwicklungswerkzeuge / Zur Geschichte des Prozeßrechners.
Zwei Kurzdarstellungen in einem Dokument. Als Einstimmung
in die Problemkreise der Softwareentwicklung und
-organisation.
EIn
historischer Text zur Prozeßdatenverarbeitung
(1964)
Praktikumsanleitung
08 erweitert
Übungsaufgaben
HS1
Schrittmotoren.
Eine Einführung (noch nicht ganz fertig). Zunächst
geht es erst einmal darum, wie die Dinger funktionieren
und wie man sie ansteuert.
Grundlagen
der Bussysteme.Eine etwas ausführlichere
Darstellung, die auch neuere Tendenzen einschließt.
Nur zur Information (man wird nich dümmer von...).
Diplom-Studiengang: In der Klausur
wird es alternative Aufgaben mit und ohne Atmel AVR geben.
Merkblatt
zur Klausur (mit Musterlösungen)
Zur
seriellen Schnittstelle. Ein
ausführlicher, auf PCs bezogener Lehrtext.
Enthält viele Einzelheiten, die auch im Bereich
der Embedded Systems von Bedeutung sind.
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Das Skriptmaterial ist zunächst
noch provisorisch. Es wird später aktualisiert.
Zum Lernen und Üben:
Übungsaufgabe 1 (Kabeltester)
Zwei Prüfungsaufgaben
Entwicklungsübungen zum Eingewöhnen
Merkblatt
zur Vorbereitung auf die Klausur
Klausur 1
Klausur 2
Klausur 3
Klausur
4
Klausur
5
Klausur
6
Klausur
7a (mit Atmel)
Klausur
7b (ohne Atmel)
Praktikumsaufgaben:
SS 2006
WS
2006/2007
C-Musterprogramm
Zur Übungsaufgabe "Stoppuhr"
Elementare Zugriffsfunktionen in C
Kurzbeschreibungen der Ausrüstung:
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