Interfacetechnieken Studiehandleiding

Interfacetechnieken Studiehandleiding

Embedded Systems Engineering

Peter Bijl 1 September 2014

Groep : ES2, ES3D


2014-2015

Inhoud 1

2

3 4

5 6

Inleiding ............................................................................................................... 3 1.1 ... Voorkennis .................................................................................................... 3 1.2 ... Doelstellingen ............................................................................................... 3 Beschrijving en beoordeling .............................................................................. 4 2.1 ... Hoofdfase voltijd ........................................................................................... 4 2.2 ... Hoofdfase Deeltijd ........................................................................................ 5 2.3 ... Specificatietabel Tentamen INT-T1 .............................................................. 5 2.4 ... Specificatietabel Tentamen INT-T2 .............................................................. 5 2.5 ... Beoordelingstabel practicum INT-EMC ......................................................... 6 2.6 ... Beoordelingstabel practicum INT-Pr ............................................................. 6 Leermiddelen ....................................................................................................... 7 Planning ............................................................................................................... 7 4.1 ... Studieplanning hoofdfase ES2 ...................................................................... 7 4.1.1 Theorie ............................................................................................... 7 4.1.2 EMC practicum ................................................................................... 7 4.1.3 Interfacetechniek practicum ............................................................... 8 4.2 ... Studieplanning hoofdfase deeltijd ES3D ....................................................... 8 4.2.1 Theorie ............................................................................................... 8 4.2.2 EMC practicum ................................................................................... 9 4.2.3 Interfacetechniek practicum ............................................................... 9 Tentamenstof....................................................................................................... 9 Oefentoetsen ....................................................................................................... 9

Hogeschool van Arnhem en Nijmegen Embedded Systems Engineering

-2-


1

2014-2015

Inleiding

Het vak ‘Interfacetechnieken' is grofweg in twee stukken te verdelen. Het 1e deel is de interface, intern, tussen microprocessor en periferal of geheugen en alle facetten daarvan wat betreft timing en programmering. Het 2e deel is de interface, extern, tussen periferals onderling of tussen periferal en apparaat, zoals veldbussen (CANBus) , bussystemen (VMEbus, PCIbus) en systeembussen (USB, Zigbee en Bluetooth).

1.1

Voorkennis

De verwachte voorkennis voor dit vak is kennis van de architectuur van een microprocessor / microcontroller, basis kennis digitale techniek, enige wiskundekennis en wat basis kennis van de elektronica, zoals het maken en vereenvoudigen van vervangingsschema’s.

1.2

Doelstellingen

De student kan - een delay berekening maken van een digitale schakeling, bij een opgaande en neergaande flank. - van een microprocessor/microcontroller: - signalen herkennen - tijdsdiagrammen begrijpen - samenhang van signalen - I/O kunnen aansluiten en programmeren: - synchroon en asynchroon geheugen - general purpose I/O - USART, SPI, TWI - Timer - interrupt controller - DMA - berekenen of aan alle timing eisen kan worden voldaan - weet waar rekening mee moet worden gehouden bij het ontwerpen van verbindingen tussen verschillende devices, wat betreft storingen, overspraak en reflecties. - is bekent met de functies, signalen en timing van: - Veldbussen: - CAN bus - Computerbussen: - VME bus - PCI bus - Systeembussen: - USB - Zigbee - Bluetooth


-3-


2014-2015

2

Beschrijving en beoordeling

2.1

Hoofdfase voltijd

Titel OWE

Interfacetechnieken (INT)

Doelgroep

Tweedejaars ESE-studenten

Centrale beroepstaak

BT3: Hardware ontwerpen en testen

(Beroeps) Producten

n.v.t.

Opleiding

Embedded Systems Engineering

Studiepunten, Studielast

7,5 EC / 210 SBU

Samenhang

Digitale techniek en Basiselektronica leveren de basiskennis voor Interfacetechnieken. De kennis van Interfacetechnieken kan worden ingezet bij Project 5.

Ingangseisen m.b.t. (deel)tentamens

Digitale techniek en Basiselektronica gevolgd

Algemene omschrijving

De student hanteert EMC-problematieken, diverse standaard bussystemen, storingsproblemen en timing van interfacesystemen.

Competenties

zie onderstaande beoordelingstabellen

Beoordelingscriteria Indicatoren/

zie onderstaande beoordelingstabellen

eisen aan de OWE Tentaminering

Toetscode

Toetsnaam

Toetsvorm

Weging

Grens

INT-T1

Tentamen 1

schriftelijk

1.00

0.10

INT-T2

Tentamen 2

schriftelijk

1.00

0.10

INT-Pr

Practicum

0.00

6.00

INT-EMC

EMC

0.00

6.00

uitgevoerde opdrachten uitgevoerde opdrachten

Verplichte literatuur

Compensatiemogelijkheden geen Frequentie (deel) tentamens 2 x per jaar  Het dictaat 'Interne Interfaces' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen  De studiehandleiding 'Interfacetechnieken' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen  Het dictaat 'Timing digitale schakelingen/delay berekening' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen

Aanbevolen literatuur

n.v.t.

Software

n.v.t.

Overig materiaal

n.v.t.

Activiteiten

bijwonen van theorielessen deelnemen aan practica deelnemen aan de workshop EMC deelnemen aan de schriftelijke tentamens theorielessen practica workshop

Werkvormen


-4-


2014-2015

Les- /Contacturen

2 uur per week theorie 2 uur per week workshop EMC in blok 3 2 uur per week practicum Interfacetechnieken in blok 4

Onderwijsperiode

Semester 2

Maximum aantal deelnemers

n.v.t.

2.2

Hoofdfase Deeltijd

Titel OWE

Interfacetechnieken (INT)

Doelgroep

Derdejaars ESE-deeltijdstudenten

Les- /Contacturen

2 uur per week theorie 2 uur per week workshop EMC voor 4 weken in blok 1 2 uur per week practicum Interfacetechnieken in blok 2

Onderwijsperiode

Semester 1 Zie Interfacetechnieken

2.3

Specificatietabel Tentamen INT-T1

Competenties op niveau 3

C2 De architectuur van het gewenste embedded system ontwerpen: opdelen in onderdelen en subfuncties van de benodigde hardware en software. C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om:  digitale systemen;  embedded software;  interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software.

2.4

Indicatoren

1.

Kent de architectuur van een microcontroller en de interne interfaces tussen processor en I/O.

1. 2. 3. 4.

Kent de interrupt en DMA principes. Kent verschillende I/O methoden. Berekent de extra vertraging t.g.v. capacitieve belastingen. Bepaalt of voldaan is aan timingeisen van de diverse componenten in een microprocessorinterface.

Specificatietabel Tentamen INT-T2


Indicatoren

C2 De architectuur van het gewenste embedded system ontwerpen: opdelen in onderdelen en subfuncties van de benodigde hardware en software.

1.

C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om:  digitale systemen;  embedded software;  interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software.

1.

2.

Is bekend met de timing eisen en protocollen die worden gebruikt bij een aantal veldbussen zoals de CAN bus. Is bekend met de timing eisen en protocollen die worden gebruikt bij een aantal computerbussen zoals; PCI, VME en Advanced/MicroTCA. Bepaalt de grootte van reflecties en overspraak in een digitaal transmissiesysteem.


-5-


2.5

2014-2015

Beoordelingstabel practicum INT-EMC


C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om:  digitale systemen;  embedded software;  interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software.

Indicatoren

1. 2. 3. 4. 5.

C5 Een bijdrage leveren aan het 1. acceptatietraject door het geven van presentaties, demonstraties en het opleveren 2. van documentatie. C7 Projectmatig werken: plan van aanpak maken, 1. plannen, werkzaamheden afstemmen en rapporteren over de voortgang.

2.6

Doet proeven die duidelijk maken wat overspraak is en hoe deze te verminderen. Doet proeven die duidelijk maken wat aardstoring is en hoe deze te verminderen. Doet proeven die storingen op printbanen laat zien en hoe deze te verminderen. Doet proeven met betrekking tot koppelfactoren in verschillende soorten kabels. Punten 1..4 toepassen bij het ontwerpen van een PCB, als mede rekening houden met de application notes van de gebruikte componenten. De student demonstreert de uitwerking van de opdrachten aan de docent. De opdrachten worden gedocumenteerd opgeleverd. De student houdt zich aan de opgegeven inlevertermijnen uit de projecthandleiding.

Score (gewicht) 1=onvoldoende 2=voldoende 3=goed INT-EMC 1…….. (1) 2…….. (1) 3…….. (1) 4…….. (1) 5…….. (1)

1 …….. (1) 2 …….. (1) 1 …….. (1)

Beoordelingstabel practicum INT-Pr


C4 De ontwikkelde hardware en software voor een embedded system integreren en testen. C5 Een bijdrage leveren aan het acceptatietraject door het geven van presentaties, demonstraties en het opleveren van documentatie. C7 Projectmatig werken: plan van aanpak maken, plannen, werkzaamheden afstemmen en rapporteren over de voortgang.

Indicatoren

Score (gewicht) 1=onvoldoende 2=voldoende 3=goed INT-Pr 1 …….. (1)

1.

Er wordt een systeem ontworpen en geïmplementeerd die gebruik maakt van een in de theorie behandelde interface.

1.

De student demonstreert de uitwerking van de opdrachten aan de docent. De opdrachten worden gedocumenteerd opgeleverd.

1 …….. (1)

De student houdt zich aan de opgegeven inlevertermijnen uit de projecthandleiding.

1 …….. (1)

2. 1.


2 …….. (1)

-6-


3

2014-2015

Leermiddelen

De volgende leermiddelen worden gebruikt en zijn terug te vinden op Scholar : - Dictaat timing digitale schakelingen / delay berekenen. - Dictaat Storingen / overspraak en reflecties. - Dictaat Interne Interfaces (Met de Atmel AT91SAM7SExx microcontroller). - Dictaat Transmissielijnen. - Dictaat Bussystemen.

4

Planning

4.1

Studieplanning hoofdfase ES2

4.1.1

Theorie

Week reader/dictaat Beschrijving timing digitale schakelin6 Intro / Timing digitale schakelingen / delay berekenen gen / delay berekenen Bussystemen, Architectuur Atmel AT91SAM7SExx 7 Dictaat Interne Interfaces microcontroller en de ARM7TDMI processor. Timing aspecten van de ARM7 processor core. Adres timing en data timing van ARM7 processor. Ti8 Dictaat Interne Interfaces ming aspecten mbt het aansluiten van een SRAM op de Atmel microcontroller. Interrupts, algemeen en toegepast op de ARM7 pro9 Dictaat Interne Interfaces cessor en Atmel microcontroller (AIC) DMA, algemeen en toegepast op de Atmel microcon11 Dictaat Interne Interfaces troller(PDC). 12 Dictaat Interne Interfaces Seriele I/O devices, USART, SPI TWI (I2C) Parrallele IO en Timer/counters toegepast op de At13 Dictaat Interne Interfaces mel microcontroller 14 Herhaling / uitloop 16 Dictaat Transmissielijnen Intro / Reflecties 17 Dictaat Transmissielijnen Reflecties 19 Dictaat Bussystemen Veldbussen / CAN bus 20 Dictaat Bussystemen Computerbussen / VME bus 21 Dictaat Bussystemen VME / PCI bus 22 Dictaat Bussystemen PCI Bus / Systeembussen, USB 23 Dictaat Bussystemen USB / Zigbee / Bluetooth 24 Herhaling / uitloop 4.1.2

EMC practicum

Tijdens dit practicum worden een aantal EMC proefjes gedaan en de conclusies uit deze proefjes gebruikt om een EMC verantwoorde print-ontwerp te ontwikkelen.


-7-


2014-2015

Week Beschrijving 6 CE en EMC introductie EMC proeven uitvoeren. (in groepjes van max. 3 per8-10 sonen) Print-ontwerp maken waarbij rekening wordt gehou11-14 den met de geleerde EMC regels. (Individueel)

4.1.3

Interfacetechniek practicum

Een interface ontwerp maken (software/hardware) van een van de volgende interfaces; CAN, I2C, SPI, eigen idee. Er moet zoveel mogelijk gebruik worden van interrupts en DMA. Week 16 17-23 24

Beschrijving Introductie Interface maken Producten opleveren

4.2

Studieplanning hoofdfase deeltijd ES3D

4.2.1

Theorie

Week reader/dictaat Beschrijving timing digitale schakelin36 Intro / Timing digitale schakelingen / delay berekenen gen / delay berekenen Bussystemen, Architectuur Atmel AT91SAM7SExx 37 Dictaat Interne Interfaces microcontroller en de ARM7TDMI processor. Timing aspecten van de ARM7 processor core. Adres timing en data timing van ARM7 processor. Ti38 Dictaat Interne Interfaces ming aspecten mbt het aansluiten van een SRAM op de Atmel microcontroller. Interrupts, algemeen en toegepast op de ARM7 pro39 Dictaat Interne Interfaces cessor en Atmel microcontroller (AIC) DMA, algemeen en toegepast op de Atmel microcon40 Dictaat Interne Interfaces troller(PDC). 41 Dictaat Interne Interfaces Seriele I/O devices, USART, SPI TWI (I2C) Parrallele IO en Timer/counters toegepast op de At42 Dictaat Interne Interfaces mel microcontroller 44 Herhaling / uitloop 46 Dictaat Transmissielijnen Intro / Reflecties 47 Dictaat Transmissielijnen Reflecties 48 Dictaat Bussystemen Veldbussen / CAN bus 49 Dictaat Bussystemen Computerbussen / VME bus 50 Dictaat Bussystemen VME bus / PCI bus 51 Dictaat Bussystemen PCI Bus 2 Dictaat Bussystemen AdvancedTCA en MicroTCA Hogeschool van Arnhem en Nijmegen Embedded Systems Engineering

-8-

Interfacetechnieken Studiehandleiding Week reader/dictaat 3 4.2.2

2014-2015 Beschrijving Herhaling / uitloop

EMC practicum

Tijdens dit practicum worden een aantal EMC proefjes gedaan en de conclusies uit deze proefjes gebruikt om een EMC verantwoorde print-ontwerp te ontwikkelen. Week Beschrijving 36 CE en EMC introductie 37 EMC proeven uitvoeren. Print-ontwerp maken waarbij rekening wordt gehou38-39 den met de geleerde EMC regels. 4.2.3

Interfacetechniek practicum

Een presentatie over een (zelf te kiezen) interface maken en presenteren in klas. Dit mag in groepjes van max. 3 personen. Week Beschrijving 46 Presentatie planning door geven. 47-3 Presentaties houden.

5

Tentamenstof

De leerstof voor het tentamen bestaat uit alle behandelde stof in les, deze is terug te vinden in de planning. De tentamenstof geldt voor alle studenten, dus voor voltijd en deel-tijd. Dit geldt ook voor de specificatietabel en de beoordelingstabel (zie hoofdstuk 2). Voor de data van tentamens en herkansingen wordt verwezen naar het tentamenrooster op insite.

6

Oefentoetsen

Zijn terug te vinden op Scholar.


-9-


2014-2015

In deze onderwijspublicatie is géén auteursrechtelijk beschermd werk opgenomen.


- 10 -

Interfacetechnieken Studiehandleiding

Recommend Documents