Wykład

• Zajęcia 1 Wprowadzenie
  Omówienie zakresu realizowane materiału, zasad zaliczenia itd.
  Podstawowe wiadomości dotyczące prądu elektrycznego i komponentów wykorzystywanych na zajęciach.
  • Materiały
    • Literatura
    • Podstawy
    • Basics
    • Voltage, Current, Resistance, and Ohm's Law
    • What is a Circuit?
  • Zadania
    • Przeczytaj / obejrzyj wszystkie materiały z sekcji Materiały. Zastanów się czy umiesz odpowiedzi na pytania związane z tematami podanymi w sekcji Powinieneś wiedzieć.
  • Powinieneś wiedzieć -- co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Pojęcie prądu elektrycznego, napięcia, nateżenia.
    • Budowa płytki stykowej.
    • Podstawowe elementy pasywne (rezystory, kondensatory), przyciski, LED.
• Zajęcia 2
  Jak pozbyć się delay - "multitasking" w Arduino
  Wykorzystanie funkcji millis i przerwań.
  • Materiały
    • Multitasking
    • delay() i millis()
      • Multi-tasking the Arduino
      • Arduino Tutorial: Using millis() Instead of delay()
      • Why You Shouldn’t Always Use the Arduino Delay Function
      • MILLIS() ARDUINO FUNCTION: 5+ THINGS TO CONSIDER
    • Interrupts (przerwania)
      • Processor Interrupts with Arduino
      • Arduino Interrupts
      • Arduino Interrupt Tutorial
      • attachInterrupt()
      • Arduino Interrupts Tutorial
      • Arduino Interrupts Tutorial
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • W jaki sposób zastąpić delay aby otrzymać równoważnie działający program, ale nie powodujący blokowania mikrokontrolera.
    • W podstawowym zakresie wykorzystać mechanizm przerwań.
• Zajęcia 3
  Systemy wbudowane - zarys problematyki
  
  • Materiały
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • ...
• Zajęcia 4
  Komunikacja: połączenie szeregowe, SPI, I2C
  
  • Materiały
    • Serial Communication
    • Serial Peripheral Interface (SPI)
    • I2C
    • Working with serial
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Zasady dzialania wybranych typów magistral.
• Zajęcia 5.1
  PWM
  
  • Materiały
    • Pulse width modulation
    • Arduino:TUTORIALS:Foundation:PWM
    • Pulse Width Modulation
    • Hobby Servo Tutorial
    • Fast PWM on Arduino Leonardo
    • Kurs Arduino – #5 – PWM, serwomechanizmy, biblioteki
    • PWM | Modulacja szerokości impulsów | #39 [Arduino]
    • AN INTRODUCTION TO ARDUINO UNO PINOUT
    • PWM a 3-pin PC fan with an Arduino
    • 4-Wired Fan Control (PWM)
    • Temperature Control With Arduino and PWM Fans
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Czym jest PWM.
    • Jak można wykorzystać PWM.
• Zajęcia 5.2
  Gdy brakuje pinów - drabinka rezystorów
  • Materiały
    • Missing pins (part 1: The resistor ladder)
    • Resistor ladder
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Czym jest drabinka rezystorów.
• Zajęcia 6
  Wykorzystanie idei maszyny stanów do kontrolowania działania systemu
  • Materiały
    • Control actions with state machine
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Czym jest maszyna stanów.
    • Jak wykorzystac maszynę stanów do kontroli przepływu sterowania w systemie.
• Zajęcia 7
  Podstawowe wiadomości z zakresu systemów operacyjnych (OS) oraz systemów operacyjnych czasu rzeczywistego (RTOS) na przykładzie FreeRTOS
  • Materiały
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Określić rolę jaką pełni OS.
    • Opisać różnicę pomiędzy GPOS (GPOS - General Purpose OS) a RTOS.
    • Wyjaśnić pojęcia: zadanie (task), proces (process) oraz wątek (thread).
    • Omówić stany w jakich może znajdować się zadanie.
    • Wyjaśnić czym jest przełączanie kontekstu (context switching) i omówić problematykę szeregowania zadań (task scheduling).
    • Wyjaśnić podstawowe pojęcia związane z zarządzaniem pamięcia, m.in.: stos, sterta.
    • Wyjaśnić czym są, na czym polegają różnice i do czego służą kolejka (queue), mutex, semafor (semaphore).
    • Na czym polega zjawisko "priority inversion". Kiedy mamy do czynienia z "bounded priority inversion" a kiedy z "unbounded priority inversion".
• Zajęcia 8
  Podsumowanie materiału. Test sprawdzający wiadomości
  • Materiały
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć

Laboratorium

• Zajęcia 1 Jak zasilić urządzenie elektroniczne
  • Materiały
    • Power
    • Kondensatory odsprzęgające | #53 [Podstawy]
    • Decoupling capacitor or bypass capacitors: why so many?
    • DC to DC Converter Circuits using SG3524 [Buck, Boost Designs]
    • Buck converter vs. linear voltage regulator - practical comparison
    • #21 Voltage Conversion: Linear Voltage Regulator vs Buck Converter
    • DIY Buck Converter || How to step down DC voltage efficiently
  • Zadania
    • Złóż i przetestuj podstawowy układ z liniowym regulatorem napięcia (linear voltage regulator circuit).
    • Złóż i przetestuj aplikacje z liniowym regulatorem napięcia: np. układ pozwalający na dostosowanie napięcia wyjściowego regulatora (circuit for increasing output voltage (adjusting output of fixed regulators)) lub układ z podtrzymywaniem bateryjnym zasilania (battery backed-up regulated supply).
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Znać i umieć stosować różne sposoby zasilania urządzeń elektronicznych.
• Zajęcia 2
  Komunikacja komponentów wykorzystujących różne wartości poziomów logicznych (different logic levels)
  
  • Materiały
    • Different voltage level coexistence
  • Zadania
    • Złóż i przetestuj działanie
      • Wykorzystaj moduł Arduino do przeprowadzenia testu opisanego w Potentiometer. W teście wykorzystujemy potencjometr (a więc regulowany dzielnik napięcia) do stopniowego zwiększania / zmniejszania napiecia. Celem testu jest sprawdzenie przy jakim napięciu stan pinu cyfrowego zmienia się z HIGH na LOW i odwrotnie.
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • W jaki sposób rozwiązywać problem łączenia urządzeń wykorzystujących różne poziomy stanów logicznych.
    • Co to jest dzielnik napięcia.
    • Jak używać analogowych i cyfrowych pinów w Arduino.
• Zajęcia 3
  Praktyka
  
  • Materiały
  • Zadania
    • Zbuduj układ z regulatorem napięcia z laboratorium 1.
    • Zbuduj układ z potencjometrem z laboratorium 2.
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Zbudować prosty układ według zadanego schematu.
    • Jak zaprogramować Arduino.
• Zajęcia 4
  Rezystory podciągające czyli jak zainicjalizować piny mikrokontrolera.
  
  • Materiały
    • Rezystor podciągający
    • DS18B20 (Digital Temperature Sensor) and Arduino
    • Interfacing Multiple DS18B20 Digital Temperature Sensors with Arduino
    • How DHT11 DHT22 Sensors Work & Interface With Arduino
    • Switch Debouncing
    • What is Switch Bouncing and How to prevent it using Debounce Circuit
    • Switch Debounce in Digital Circuits
  • Zadania
    • Zbuduj układy z tutoriala i przetestuj ich działanie.
    • Zbuduj układ pozwalający zagrać w prostą grę w zgadywanie liczby.
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Czym są rezystory podciągające, dlaczego ich potrzebujemy i jak ich używać.
    • Umieć wyjasnić dlaczego zwykły przełącznik (tact switch) może być źródłem problemów. Wiedzieć jak te problemy rozwiązać.
    • Zaprojektować i zbudować prosty system realizujący określone zadanie.
• Zajęcia 5
  Zajęcia praktyczne - budujemy układy według określonych wymagań
  Kontynuacja projektu z poprzednich zajęć: prosta gra w zgadywanie liczby.
• Materiały
  • ...
• Zadania
  • ...
• Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
  • Zaprojektować i zbudować prosty system realizujący określone zadanie.
• Zajęcia 6
  Obsługa wyświetlacza LCD
  
  • Materiały
    • LCD Custom Character Generator
  • Zadania
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Podłączyć wyświetlacz LCD i wyświetlić na nim informacje (także z wykorzystaniem własnych znaków).
• Zajęcia 7
  Praca z elementami analogowymi - fotorezystor
  
  • Materiały
    • ...
  • Zadania
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Podłączyć i wykorzystać element analogowy
• Zajęcia 8.1
  RTC - zegar czasu rzeczywistego
  
  • Materiały
    • ...
  • Zadania
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Podłączyć i wykorzystać zegar czasu rzeczywistego
• Zajęcia 8.2
  Obsługa czytnika kart SD
  
  • Materiały
    • ...
  • Zadania
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Podłączyć i wykorzystać czytnik kart SD
• Zajęcia 9
  Projektujemy budzik
  
  • Materiały
    • ...
  • Zadania
    • Zegarek z alarmem.
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Zaprojektować i zbudować prosty system realizujący określone zadanie.
• Zajęcia 10, 11, 12
  Implementujemy prosty sterownik kontrolujące pracę rejestru przesuwnego 74hc595
  
  • Materiały
    • Dokumentacja układu SN74HC595.pdf
  • Zadania
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Zaimplementować sterowanie prostym komponentem zgodnie z jego specyfikacją.
• Zajęcia 13, 14, 15
  Implementujemy mechanizm komunikacji między urządzeniami.
  
  • Materiały
  • Zadania
    • ...
  • Co po tych zajęciach powinno się znać / wiedzieć / umieć
    • Implementować własny mechanizm komunikacji między urządzeniami.

Materiały

• Communication (Serial, SPI, I2C, UART, etc.)
  • UART - I2C - SPI - Serial communications
  • Embedded Systems. Communication protocols
• Assembler
  • Assembly via Arduino (by Anas Kuzechie)
  • Embeded systems: Introduction to assembly language (by Robert Paz)
• Digi-Key Introduction to RTOS
  • ​Introduction to RTOS Part 1 - What is a Real-Time Operating System (RTOS)?
  • Introduction to RTOS Part 2 - Getting Started with FreeRTOS
  • Introduction to RTOS Part 3 - Task Scheduling
  • Introduction to RTOS Part 4 - Memory Management
  • Introduction to RTOS Part 5 - Queue
  • Introduction to RTOS Part 6 - Mutex
  • Introduction to RTOS Part 7 - Semaphore
  • Introduction to RTOS Part 8 - Timers
  • Introduction to RTOS Part 9 - Interrupts
  • Introduction to RTOS Part 10 - Deadlock and Starvation
  • Introduction to RTOS Part 11 - Priority Inversion
  • Introduction to RTOS Part 12 - Multicore Systems