Nazwa przedmiotu: Jednostki obliczeniowe w zastosowaniach mechatronicznych Kierunek: Mechatronika Rodzaj przedmiotu: dla specjalności Systemy Sterowania Rodzaj zajęć: Wykład, laboratorium Computational units in mechatronics applications Poziom przedmiotu: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 1W, L Kod przedmiotu: S_01 Rok: III Semestr: VI Liczba punktów: 3 ECTS I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C1. Poznanie wymagań dotyczących obliczeniowych w różnorodnych zastosowaniach mechatronicznych. C. Poznanie dostępnych takich jak: układy programowalne, jednostki i procesory sygnałowe, koprocesory numeryczne, mikroprocesory i mikrokontrolery. C3. Poznanie metod projektowania i programowania wybranych obliczeniowych. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Student potrafi wyjaśnić zagadnienia z zakresu techniki cyfrowej oraz programowania systemów wbudowanych.. Student potrafi wyjaśnić zagadnienia z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów. 3. Student potrafi wykonywać działania matematyczne do rozwiązywania postawionych zadań.. Student potrafi korzystać z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 5. Student potrafi pracować samodzielnie i w grupie. 6. Student potrafi prawidłowo interpretować i prezentować własne działania. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 Student teoretyczne dotyczące sprzętowych obliczeniowych stosowanych w przemyśle EK Wymienia i charakteryzuje układów programowalnych, procesorów i sygnałowych, mikroprocesorów, mikrokontrolerów oraz koprocesorów numerycznych EK 3 Dobiera właściwe jednostki sprzętowe do realizacji wskazanych, różnorodnych aplikacji mechatronicznych EK Wskazuje i opisuje właściwe metody projektowania i programowania dla różnych typów obliczeniowych.
TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W 1, Podstawowe pojęcia. Cyfrowa reprezentacja sygnałów analogowych. Podstawowe obliczeń stało-przecinkowych. Procesory i jednostki sygnałowe stałoprzecinkowe. W 3-6 Zmienno-przecinkowowa reprezentacja liczb. Koprocesor numeryczny rodziny 80x87. Realizacja podstawowych algorytmów. W 7-8 Model programowy procesorów sygnałowych zmienno-przecinkowych rodziny Sharc 13xx (Analog Devices). W 9-10 Jednostki MAC, DAG oraz Shifter procesorów Sharc. Operacje równoległe. Realizacja podstawowych algorytmów. W 11-1 Podstawowe układów programowalnych. Rodziny układów SPLD, CPLD, FPGA. W 13-1 Języki opisu sprzętu VERILOG, VHDL, CUPL. Graficzna reprezentacja obliczeń. Realizacja podstawowych algorytmów. Liczba godzin W 15 Specjalizowane moduły, interfejsy i koprocesory. 1 Razem godzin 15 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1, Zaznajomienie się z obsługą zintegrowanego środowiska programistycznego typu IDE dla systemu 80x86. Uruchamianie przykładowych projektów, analiza ich działania oraz wyszukiwanie i poprawianie błędów za pomocą debuggera. L 3-6 Programowanie własnej prostej aplikacji z wykorzystaniem środowiska IDE, w oparciu o podane załoŝenia i obliczenia stałoprzecinkowe. L 7,8 Programowanie obliczeń z wykorzystaniem koprocesora systemu 80x86, w oparciu o podane załoŝenia. Uruchamianie i wyszukiwanie błędów w oparciu o wbudowany debugger. L 9 Zaznajomienie się z obsługą zintegrowanego środowiska programistycznego typu IDE dla procesora sygnałowego (Visual DSP++). Uruchamianie przykładowych projektów, analiza ich działania oraz wyszukiwanie i poprawianie błędów za pomocą symulatora. L 10 Projektowanie pierwszej prostej aplikacji w systemie z procesorem DSP. L 11,1 Opracowanie załoŝeń oraz implementacja pierwszej aplikacji z procesorem DSP w oparciu o podane wymagania. L 13-15 Opracowanie załoŝeń oraz implementacja drugiej aplikacji z procesorem DSP 6 w oparciu o podane wymagania. Razem godzin 30 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. sprzęt komputerowy oraz oprogramowanie komputerowe. stanowiska laboratoryjne z procesorami sygnałowymi 8
SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F3. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F. ocena aktywności podczas zajęć P1. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę* P. ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - zaliczenie wykładu *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Przygotowanie do zadania sprawdzającego Konsultacje Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 30L 5h.5 h 10 h 10 h.5 h 5 h 75 h 3 ECTS ECTS ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Piotr Metzger, Anatomia PC, Helion.. Paweł Koronkiewicz, Alchemia PC, CROMA 3. Dokumentacje firmowe producenta procesorów 80x86: http://www.intel.com/. Dokumentacje firmowe producenta procesorów sygnałowych Sharc: http://www.analog.com 5. Steven W. Smith, The Scientist & Engineer's Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing, 1999 6. C.Marven, G.Ewers, Zarys cyfrowego przetwarzania Sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1999 7. Dokumentacje firmowe producenta układów programowalnych FPGA: http://www.xilinx.com/ 8. Sen M. Kuo, Bob H. Lee, Real-Time Digital Signal Processing, John Wiley & Soons Ltd., 001 3
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr inż. Andrzej Przybył, andrzej.przybyl@iisi.pcz.pl. dr inż. Jerzy Jelonkiewicz, jerzy.jelonkiewicz@iisi.pcz.pl 3. dr inż. Jacek Smoląg, jacek.smolag@iisi.pcz.pl MATRYCA REALIZACJI I WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Odniesienie danego efektu do Efekt kształcenia efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny EK1 K_W57_S_07 C1 W1-, W15 1- P EK K_W57_S_07, K_W5_B15 C W1-,W11-1 1- P EK3 K_W57_S_07, W1-,W3- C1,C K_U57_S_07 6,W11-1,W15 1- P1 K_W57_S_07, EK K_U57_S_07, K_U5_B15 C3 W3-6,W13-15 1- P II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę Na ocenę 3 Na ocenę Na ocenę 5 EK1, EK, EK Student identyfikuje oraz opisuje zagadnienia wymienia i charakteryzuje potrafi wskazać i opisać właściwe metody projektowania i programowania dla różnych typów obliczeniowych Student nie identyfikuje, nie wskazuje, nie wymienia wymaganych oraz metod. Student w stopniu dostatecznym potrafi wskazać i opisać właściwe metody projektowania i programowania Student szczegółowo charakteryzuje wskazuje właściwą metodę projektowania dla wybranego typu jednostki. Student szczegółowo charakteryzuje wskazuje i opisuje właściwą metodę projektowania dla wybranego typu jednostki, samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł
EK3 Dobiera właściwe jednostki sprzętowe do realizacji wskazanych, różnorodnych aplikacji mechatronicznych Student nie dobiera właściwej jednostki obliczeniowej do postawionego zadania Student w stopniu dostatecznym wskazuje i uzasadnia kryteria doboru właściwych obliczeniowych do realizacji różnorodnych zadań Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń Student dokonuje oraz uzasadnia wybór właściwej jednostki obliczeniowej, wskazuje i uzasadnia kryteria doboru, dokonuje oceny oraz uzasadnia trafność przyjętych założeń Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia w stopniu odpowiadającym ocenie wyższej. III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Mechatronika wraz z: - programem studiów, - prezentacjami do zajęć, - instrukcjami do ćwiczeń laboratoryjnych, - harmonogramem odbywania zajęć dostępne są na tablicy informacyjnej oraz stronie Internetowej Instytutu Inteligentnych Systemów Informatycznych: www.iisi.pcz.pl. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z danego przedmiotu. 5