352-0549/05 – Real-time systémy v mechatronice (RTOS)

Garantující katedraKatedra automatizační techniky a řízeníKredity4
Garant předmětudoc. Ing. David Fojtík, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. David Fojtík, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2021/2022Rok zrušení
Určeno pro fakultyFS, USPUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FOJ74 doc. Ing. David Fojtík, Ph.D.
GUR0017 Ing. Radek Guráš
POD134 Ing. Petr Podešva, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+5

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Předmět se zabývá problematikou a prostředky systémů reálného času. Zaměřuje se na řídicí prvky systémů reálného času a způsoby jejich programování. V rámci předmětu se studenti postupně seznámí s vlastnostmi a způsobem programování obvodů FPGA a mikrokontrolerů ARM Cortex-M včetně vývoje aplikací pod operačními systémy reálného času, jako jsou FreeRTOS a CMSIS-RTOS API (RTX).

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět se zabývá problematikou a prostředky systémů reálného času. Zaměřuje se na řídicí prvky systémů reálného času a způsoby jejich programování. V rámci předmětu se studenti postupně seznámí: • s vlastnostmi a způsobem programování obvodů FPGA prostřednictvím jazyka VHDL, • s vlastnostmi a způsobem programování mikrokontrolerů ARM Cortex-M prostřednictvím jazyka C/C++ • a vývojem aplikací pod operačními systémy reálného času FreeRTOS a CMSIS-RTOS API (RTX). Výuka se zaměřuje na praktická řešení v rámci programování jednoduchých demonstračních úloh.

Povinná literatura:

KRÁL, Jiří. Řešené příklady ve VHDL: hradlová pole FPGA pro začátečníky. Praha: BEN - technická literatura, 2010. ISBN 978-80-7300-257-2. VÁŇA, Vladimír. ARM pro začátečníky. Praha: BEN - technická literatura, 2009. ISBN 978-80-7300-246-6. BARRY, Richard. Using the FreeRTOS real time Kernel: Richard Barry. Bristol: Real Time Engineers, c2010. ISBN 978-1-4461-6914-8.

Doporučená literatura:

STMICROELECTRONICS. PM0214 Programming manual: STM32F3 Series, STM32F4 Series, STM32L4 Series and STM32L4+ Series Cortex®M4 programming manual. GENEVA, Switzerland, 2017. Dostupné také z: http://www.st.com/resource/en/programming_manual/dm00046982.pdf STMICROELECTRONICS. RM0090 Reference manual. GENEVA, Switzerland, 2017. Dostupné také z: http://www.st.com/resource/en/reference_manual/dm00031020.pdf SILBERSCHATZ, Abraham., Peter B. GALVIN a Greg. GAGNE, 2013]. Operating system concepts. Ninth edition. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-1-118-06333-0. GMBH, ARM Germany, 2017. Getting Started with MDK Version 5. Grasbrunn, Germany. Dostupné také z: http://www2.keil.com/docs/default-source/default-document-library/mdk5-getting-started.pdf

Další studijní materiály

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Studenti vypracují a obhájí individuálně řešený projekt. (50 bodů) Ústní zkouška. (50 bodů)

E-learning

http://lms.vsb.cz

Další požadavky na studenta

Student musí vypracovat samostatný projekt.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Systémy reálného času. Charakteristika, prvky a prostředky systémů reálného času 2. Obvody FPGA, vlastnosti a způsoby programování. Úvod do jazyka VHDL 3. VHDL, tvorba komponent a architektury, porty, signály a proměnné. 4. VHDL, tři způsoby popisu, řízení toku sekvencí. 5. VHDL, časování, tlačítka, ladění a simulace obvodu. 6. Úvod do architektury MCU ARM Cortex-M4, STM32 vývojové nástroje 7. General-purpose input/output (GPIO) a konfigurace systémových hodin (SYSCLK). 8. Správa a konfigurace přerušení, návrh programu s přerušením, externí přerušení, NVIC, EXTI, ISR. 9. Základní práce s časovači a čítači, časovač jako zdroj periodické přerušení, SysTick. 10. Pokročilé operace s časovači, programování PWM. 11. Úvod do sériové komunikace USART,I2C,SPI. 12. FreeRTOS a RTX, Správa vláken a jejich synchronizace. 13. FreeRTOS a RTX, Správa paměti a front. 14. FreeRTOS a RTX, Správa přerušení a časování.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2021/2022 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)		Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  10
        Zkouška Zkouška 65  20 3
Rozsah povinné účasti: Účast na cvičeních je povinná. Tolerují se pouze dvě neúčasti za semestr. Pro získání zápočtu studenti absolvují dva testy a vypracují individuálně zadaný program. Následuje zkouška z písemné a ústní části.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Účast na cvičeních je povinná. Tolerují se pouze dvě neúčasti za semestr. Pro získání zápočtu studenti absolvují dva testy a vypracují individuálně zadaný program. Následuje zkouška z písemné a ústní části.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2025/2026 (N0714A270012) Řízení strojů a procesů ITŘ P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2024/2025 (N0714A270012) Řízení strojů a procesů ITŘ P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2023/2024 (N0714A270012) Řízení strojů a procesů ITŘ P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2022/2023 (N0714A270012) Řízení strojů a procesů ITŘ P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (N0714A270012) Řízení strojů a procesů ITŘ P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
IPSA new 2025 2024/2025 prezenční angličtina povinně volitelný 301 - Studijní oddělení a International Office stu. blok

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.