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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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Die frühere Bezeichnung: Hard- und
Software-Engineering HS2
Moderne elektronische Geräte sind
typischerweise Verbundlösungen, die programmgesteuerte
Einrichtungen (z. B. Mikrocontroller), Analogschaltungen, Digitalschaltungen,
Stromversorgungsschaltungen und Interfaceschaltungen enthalten
(Embedded Systems). Hier geht es um
das Ausdenken, Durchentwickeln und Zum-Laufen-Bringen
derartiger Hardware-Software-Verbundlösungen.
Mikrocontrolleranwendung ist Enwickeln
mit zuhandenem Zeug (Martin Heidegger). Zuhanden ist, was es
(1) gibt und was sich (2) zu annehmbaren Preisen bei annehmbaren
Lieferfristen beschaffen läßt. Es 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 ...
Ein Beispiel aus der Anwendungspraxis:
in dieser Diplomarbeit * -- ein Datenloger zum Bewerten
der Raumluftqualität -- mußten
alle Themen der Lehrveranstaltung im Verbund
bearbeitet werden:
Sensoren mit verschiedenen Schnittstellen
-- Ausnutzung der E-A-Einrichtungen des Mikrocontrollers
-- Programmierung -- Nutzung eines Realzeitbetriebssystems
-- Netzwerkzugang -- Tastaturabfrage -- Ansteuerung
einer Punktmatrixanzeige (hier keine LCD, sondern
eine neumodische OLED -- was aber seitens der Schnittstelle
und der Software keinen Unterschied bedeutet). Hinzu
kamen noch die mechanische Konstruktion und die
Leiterplattenentwicklung.
*: Betreuung: Testzentrum für
Wohnungslüftungsgeräte (TZWL) Dortmund
und Fa. Hermes electronic Essen.
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:
Woche
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Vorlesung
/ Übung
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1
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Periphere
Einrichtungen 1
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2
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Periphere
Einrichtungen 2
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3
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Erweiterungsschaltungen
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4
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Programmiermodelle
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5
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Realzeitprogrammierung (1)
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6
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Realzeitprogrammierung (2)
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7
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Realzeitprogrammierung (3)
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8
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Realzeitprogrammierung (4)
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9
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Realzeitprogrammierung (5)
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10
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Multiprozessorsysteme (1)
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11
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Multiprozessorsysteme (2)
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12
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Mensch-Maschine-Schnittstellen (1)
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13
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Mensch-Maschine-Schnittstellen (2)
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14
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Reserve
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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)
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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 ...
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
Archiv (nur
zur Information):
Programmierbare Logik
CPLDs
und FPGAs
Übersicht
Externe Erweiterungen
Übersicht
Bussysteme
Übersicht über den Inhalt der Vorlesung
Programmieren in C -- ein Kurzüberblick
Ergänzungen:
- Viel Erfolg beim Studium!
-
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Aktuelles:
Die Lehrveranstaltung
wird im Sommersemester nicht angeboten.
Die
Praktikumsversuche 1 und 2
Versuch
3 (vorläufig)
HS1
entspricht der Lehrveranstaltung MC / AU1. Näheres
siehe dort.
HS2 (Wintersemester):
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
(General Electric; 1964)
Archiv (Diplomstudiengang,
Bachelor bis 2008):
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...).
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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Vorbereitung auf die Klausuren:
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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