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Microcontroller-Programmierung

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Microcontroller-Programmierung
Modulbezeichnung (engl.): Programming Microcontrollers
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018
Code: E2509
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P211-0112
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 5
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 13.12.2018]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

E2509 (P211-0112) Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018 , 5. Semester, Pflichtfach, technisch
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer
Dozent/innen: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer

[letzte Änderung 10.09.2018]
Lernziele:
Kenntnisse: Aufbau von Komponenten eingebetteter Systeme, System-on-chip, Besonderheiten bei der Programmierung eingebetteter Systeme (Cross-Compiler, Programmierung, Debugging; Schnittstellen GPIO, ADC, DAC, SPI, I2C, USART; Interrupts und Exceptions)
  
Fertigkeiten: Umgang mit einem Entwicklungswerkzeug für eingebettete Systeme, Arbeiten mit der Dokumentation eines modernen RISC-Mikrocontrollers und, Konfigurieren von GPIOs, UASRT-Schnittstellen und Timern, Erstellen von Interrupt-
Programmen, Fehlersuche in eingebetteten Systemen.
  
Kompetenzen: Programmierung von Mikrocontroller-basierten eingebetteten Systemen mit eingeschränkten Ressourcen unter Echtzeitbedingungen ohne Betriebssystem. Implementierung einfacher Hardware-Abstraktionsschichten sowie die Realisierung einfacher Steuerungen durch Zustandsmaschinen. Erkennung möglicher Race-conditions.

[letzte Änderung 18.07.2019]
Inhalt:
1. Werkzeuge der Softwareerstellung
- Entwicklungsumgebung µVison (MDK-ARM)
-- Projekteinstellungen
-- Compiler, Linker
-- Debugging
- Wichtige Unterstützungsprogramme
-- TortoiseSVN
-- Doxygen
2. Wichtige Entwurfsmuster
3. Nebenläufigkeit
- Problematik
- Lösungsmöglichkeiten
4. Abstraktion der Hardware (HAL)
5. Anwendungen aus der Praxis
- IO-Pins: Eingabe und Ausgabe
- Abstrakte Implementierung einer Kommunikationsschnittstelle am Beispiel eines Interfaces zum Empfang und Senden
von Daten über eine asynchrone (USART) und synchrone (SPI oder I2C) serielle Schnittstelle
- Verwendung von Rückruf-Methoden in Verbindung mit Interrupts (Inversion of Control)
- Zeitsteuerung via Timer, PWM-Erzeugung und -Analys

[letzte Änderung 18.07.2019]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
PC, Tafel, Beamer, Microcontroller Evaluationsboards

[letzte Änderung 13.12.2018]
Literatur:
Douglass, B. P.: Design patterns for embedded systems in C, Elsevier Newnes, Amsterdam, 2011, ISBN 978-1-85617-707-8
Eißenlöffel, Thomas: Embedded-Software entwickeln: Grundlagen der Programmierung eingebetteter Systeme - Eine Einführung für Anwendungsentwickler, dpunkt.verlag, 2012, ISBN 978-3-89864-727-4
Hohl, William: ARM assembly language - fundamentals and techniques, CRC Press, 2009, ISBN 978-1-439-80610-4
Langbridge, James A.: Professional embedded ARM development, Wiliy, 2014, ISBN 978-1-118-78894-3
Lewis, Daniel W.: Fundamentals of embedded software with the ARM Cortex-M3, Pearson, Upper Saddle River, 2013, 2. Aufl., ISBN 978-0-13-335722-6
Yiu, J.: The Definite Guide to the ARM Cortex-M3, Newnes, Oxford, 2010, ISBN 978-1-85617-963-8

[letzte Änderung 18.07.2019]
 
[Thu Nov 21 10:13:21 CET 2024, CKEY=e3E2509, BKEY=ei, CID=E2509, LANGUAGE=de, DATE=21.11.2024]