240AR031 - Sistemas Empotrados y de Tiempo Real

Transcripción

1 Unidad responsable: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona Unidad que imparte: ESAII - Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial Curso: Titulación: 2017 MÁSTER UNIVERSITARIO EN AUTOMÁTICA Y ROBÓTICA (Plan 2012). (Unidad docente Obligatoria) Créditos ECTS: 4,5 Idiomas docencia: Inglés Profesorado Responsable: Otros: SEBASTIAN TORNIL SIN Perera Lluna, Alexandre Capacidades previas Conocimientos básicos sobre electrónica digital y programación. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 2. El/la estudiante sabrá implementar controladores sobre microcontroladores que respondan a los requerimientos de tiempo real identificados en un sistema Genéricas: 1. Tener los adecuados conocimientos matemáticos, analíticos, científicos, instrumentales, tecnológicos, de información y de gestión. Transversales: 3. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN: Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de especialidad, y valorar de forma crítica los resultados de dicha gestión. Metodologías docentes El curso combinará clases magistrales con laboratorios (50%-50%). Objetivos de aprendizaje de la asignatura Presentar a los estudiantes el desarrollo de sistemas empotrados de tiempo real basados en microcontroladores, con énfasis en el desarrollo software y en las aplicaciones de control. Los estudiantes aprenderán a: - Programar y verificar la corrección temporal (análisis de planificabilidad) de un sistema empotrado de tiempo real. - Programar un sistema empotrado de tiempo accediendo directamente a los recursos del micro: puertos, temporizadores, interrupciones, ADCs, PWMs,... - Programar un sistema empotrado de tiempo real sobre un sistema operativo de tiempo real (RTOS). - Programar un sistema empotrado de tiempo real con la ayuda de entornos de desarrollo gráficos. 1 / 8

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 112h 30m Horas grupo mediano: 20h 15m 18.00% Horas grupo pequeño: 20h 15m 18.00% Horas aprendizaje autónomo: 72h 64.00% 2 / 8

3 Contenidos Conceptos básicos sobre computación empotrada y tiempo real. Programación en C. Introducción a Arduino. Dedicación: 9h Grupo grande/teoría: 6h Se darán los conceptos fundamentales de los sistemas empotrados, con un enfoque importante en los sistemas que prestan servicio a aplicaciones de tiempo crítico. Se repasará el lenguaje de programación C. Se presentará la plataforma Arduino. Tema T1. Tema T2. Tema T3. Laboratorio L1. Desarrollo a bajo nivel. Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h En este bloque se presentarán los principios de la programación de microcontroladores a bajo nivel. Se presentarán en detalle los recursos hardware y la programación a bajo nivel del microcontrolador ATMega328P (el micro de Arduino UNO). Se presentará la programación de tareas periódicas y de control. Se presentará el método de los ejecutivos cíclicos para la programación y análisis de múltiples tareas periódicas. Tema T4. Tema T5. Tema T6. Tema T7. Laboratorio L2. 3 / 8

4 Desarrollo sobre sistemas operativos de tiempo real (SOTR). Dedicación: 7h 30m Grupo grande/teoría: 4h 30m Se presentará el desarrollo de sistemas empotrados de tiempo real sobre sistemas operativos de tiempo real (SOTRs). Se presentará el sistema operativo FreeRTOS. Se presentará el análisis de planificabilidad para sistemas basados en planificadores basados en prioridades. Tema T8. Tema T9. Tema T10. Laboratori L3. Desarrollo con entornos de programación gráfica. Dedicación: 4h 30m Se presentará la programación de Arduino con Matlab/Simulink. Tema T11. Laboratorio L4. Programación de una aplicación de control real. Dedicación: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Programación de una aplicación de control real: el sistema tubo-bola. Laboratorio L5. 4 / 8

5 Planificación de actividades Tema T1. Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Introducción a los sistemas empotrados de tiempo real. Tema T2. Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Repaso de la programación en C. Tema T3. Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Material de soporte: Introducción a Arduino. Laboratorio L1. Programación de Arduino con Arduino IDE. Tema T4. Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h Hardware de sistemas empotrados. Tema T5. Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Hardware y programación de microcontroladores AVR. Laboratorio L2. Dedicación: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Programación de Arduino en C con Eclipse. 5 / 8

6 Tema T6. Programación de tareas periódicas: programación del lazo de control. Tema T7. Planificación basada en tablas (ejecutivos cíclicos). Tema T8. Principios de la programación concurrente. Tema T9. El sistema operativo FreeRTOS. Laboratorio L3. Programación de Arduino con FreeRTOS. Tema T10. Planificación de tiempo real. Tema T11. 6 / 8

7 Programación de Arduino con Matlab/Simulink. Laboratorio L4. Programación de Arduino con Matlab/Simulink. Laboratorio L5. Dedicación: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Programación de una aplicación real de control. Examen parcial. Grupo grande/teoría: 3h Examen final. Grupo grande/teoría: 3h Sistema de calificación La calificación del curso dependerá de: a) el examen parcial - 25% b) el examen final - 25% c) el rendimiento en los laboratorios - 50% Los apartados a) y b) son re-evaluables (en un único examen de re-evaluación). Normas de realización de las actividades Las normas se darán a conocer cuando sea necesario 7 / 8

8 Bibliografía Básica: Burns, Alan; Wellings, Andrew J. Real-time systems and programming languages : Ada, Real-Time Java and C/Real-Time POSIX. 4th ed. Harlow: Addison-Wesley, cop ISBN Buttazzo, Giorgio C. Hard real-time computing systems : predictable scheduling algorithms and applications. 3rd ed. New York: Springer, ISBN / 8