Beágyazott rendszerek

VIMIM025 | Mechantornikai mérnök MSc | Félév: 2 | Kredit: 4

A tantárgy célkitűzése

A tárgy olyan processzoros, ill. számítógépes célberendezések rendszertechnikai kialakításával, ill. hardver felépítésével foglalkozik, amelyek autonóm viselkedésűek, és az őket befogadó alkalmazói környezettel intenzív információs kapcsolatban állnak. Bemutatja a korszerű érzékelők tipikus felépítését, a jelkondicionálás áramköri megoldásait, a digitális jelátalakítókat (AD és DA konverterek), a jelfeldolgozó egységeket, valamint a rendszeren belüli és rendszerek közötti kommunikáció tipikus megoldásait.

A tantárgy összességében az alábbi kompetenciák elsajátítását teszi lehetővé (tudás kompetenciák):
- Átfogó ismeretek a beágyazott rendszerek felépítését, tulajdonságait illetően.
- A beágyazott rendszerek, eszközök fejlesztésének alapvető ismeretei.
- Digitális jelfeldolgozás.
- Beágyazott alkalmazásokban használt érzékelők előnyeikkel és hátrányaikkal.
- Analóg-digitális és digitális-analóg jelátalakítási módszerek.
- Diszkrét Fourier transzformáció, analóg és digitális szűrők.
- Beágyazott eszközök közötti vezetékes adatátvitel tipikus megoldásai.
- Digitális jelfeldolgozó processzorok architekturális sajátosságai.
- Mikroprocesszoros rendszerekben a számítási teljesítmény növelésének alapvető eszközei.

Dülk Ivor

adjunktus

tárgyfelelős

A tárgy oktatói

Dülk Ivor

adjunktus

A tantárgy részletes tematikája

Beágyazott rendszerek felépítése

1. hét: Főbb jellemzők, alkalmazási területek. Követelmények a beágyazott rendszerekkel szemben. A beágyazott rendszerek tipikus szintjei, az egyes szintek jellegzetes hardver és szoftver architektúrái.

Érzékelők

2. hét: Szenzortechnika. Tipikus érzékelők működési elvének és jelkondicionálásának bemutatása.

3. hét: Hídkapcsolások és rezisztív érzékelők. Elmozdulás, elfordulás, erő, nyomás, mérése.

4. hét: Hőmérséklet, áramlás, fényintenzitás és folyadékszint mérésére használható szenzorok és jelkondicionáló eszközök. Integrált kivitelű érzékelő, jelkondicionáló és távadó eszközök.

Jelfeldolgozó egységek és mikrovezérlők

5. hét: Általános célú processzorok, mikrokontrollerek, tipikus periféria készlete.

6. hét: Jelfeldolgozó processzorok (DSP) felépítése, számítási kapacitás növelése.

7. hét: Szoftveres megoldások és párhuzamos programozás beágyazott rendszerekben.

Digitális jelfeldolgozás

8. hét: Mintavételezés és kvantálás, Fourier transzformáció, spektrum.

9. hét: Mintavételi tételek, diszkrét Fourier transzformáció. Spektrális szivárgás és léckerítés hatás, ablakozás.

10. hét: Digitális szűrök, decimálás, interpolálás.

Korszerű jelátalakítók

11. hét: A/D átalakítók (Flash, szukcesszív approximációs, Dual slope, subranging, pipelined-subranging, Bit-per-stage, Sigma-Delta). AD átalakítók jellemzése, statikus és dinamikus hibák.

12. hét: D/A átalakítók (String, R-2R létra, szegmentált, Sigma-Delta). Kódváltási tranziens. Nullad rendű tartó hatása. Digitális jelszintézis (DDS).

Kommunikáció beágyazott rendszerekben

13. hét: Funkcionális részegységek kommunikációja. Szenzorok rendszerbe illesztése. A kommunikáció szabványos hardver és szoftver eszközei. USART, SPI.

14. hét: Az I2C busz, a CAN busz. Integrált intelligens szenzorok (IEEE 1451).