Modulbeschreibung

Das Modul behandelt Hardware- und Software-Komponenten und deren Schnittstellen in vernetzten eingebetteten Systemen (sogenannten cyber-physischen Systemen) entlang des "Sense, Think, Act, Communicate"-Modells.
Die Studierenden lernen, die Systemkomponenten unter dem Aspekt beschränkter Ressourcen (Uniprozessor, minimaler Speicher, Ultra-Low-Power, etc.) zu entwerfen, zu analysieren und auf einem Mikrocontroller umzusetzen.

• Programmieren in C
• Software Engineering

• Die Studierenden können ressourcenbeschränkte eingebettete Systeme modellieren, analysieren und auf einem Mikrocontroller implementieren.
• Sie können Sensordaten einlesen, sammeln und auf dem Zielsystem mittels digitaler Signalverarbeitung weiterverarbeiten.
• Sie können Motoren auf unterschiedliche Weise ansteuern und einfache digitale Regler umsetzen.
• Sie können Kommunikationsprotokolle verstehen und ausgewählte Funktionalitäten in Hardware und Software realisieren.
• Sie können ein eingebettetes System gemäss vorgegebener Metriken optimieren, um so den beschränkten Ressourcen im System gerecht zu werden.

Das Modul behandelt anhand von Arm Cortex-M Mikrocontrollern die wesentlichen Bestandteile und Eigenschaften eines modernen eingebetteten Systems:

• Themenblock I "Sense": Sensoren, Verarbeitung von Sensordaten, Sensor Fusion, Data Logging, Filters, State Estimation.
• Themenblock II "Act": Aktuatoren, Motor-Regelung (Strom, Drehmoment, Drehzahl/Geschwindigkeit, Position), digitale Regler.
• Themenblock III "Communicate": drahtgebundene und drahtlose Kommunikationsprotokolle (z.B. USB, BLE, WiFi), Feldbusse (z.B. CAN), Distributed Computing, Wireless Sensor Networks.
• Themenblock IV "System": Modellierung und Analyse, System-Optimierung (z.B. Low-Power), Power Management, Timing, Real-Time Clocks.

Inhaltliche Änderungen und weitere Themen sind möglich.