Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Systemy czasu rzeczywistego
Koordynator przedmiotu:
Krzysztof SACHA
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
SCZR
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2014/2015
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
100 - 30 godzin wykładu - 15 godzin ćwiczeń laboratoryjnych - 5 godzin konsultacji - 50 godzin samodzielnej pracy związanej z przygotowaniem rozwiązania zadań laboratoryjnych oraz przygotowaniem do kolokwium
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Elementarna znajomość techniki cyfrowej, programowania w języku C oraz zagadnień systemów operacyjnych
Limit liczby studentów:
120
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie specyfiki i zakresu zastosowania systemów czasu rzeczywistego, wyjaśnienie metodyki projektowania i programowania systemów wbudowanych oraz wprowadzenie do zagadnień bezpieczeństwa i niezawodności systemu. Wykład obejmuje także systemy operacyjne czasu rzeczywistego i sieci przemysłowe. Ćwiczenia laboratoryjne pozwalają studentom nabyć praktyczną umiejętność projektowania, programowania i integracji rozproszonych aplikacji czasu rzeczywistego.
Treści kształcenia:
Wprowadzenie (2h). Charakterystyka i zakres zastosowania systemów czasu rzeczywistego, model działania systemu, zadania taktowane czasem i taktowane zdarzeniami, klasyfikacja ograniczeń czasowych. Przykłady. Proces tworzenia oprogramowania systemu wbudowanego. Sterownik wbudowany (4h). Wymagania stawiane sterownikom wbudowanym. Sprzęg procesowy, podstawowe bloki funkcjonalne, sygnały analogowe i dwustanowe, sterowanie PWM, optoizolacja. Przykłady: karta PCL-718, programowa obsługa układów sprzęgu procesowego. Komputery kasetowe i panelowe. Mikrokontrolery scalone, przykłady: 80C51, ARM7TDMI, metody oszczędzania energii. Organizacja oprogramowania (4h). Cykliczne odpytywanie (polling), ręczne szeregowanie zadań, szeregowanie kooperatywne, wykorzystanie przerwań, systemy dwuplanowe (foreground/background), problem synchronizacji zadań. Wielozadaniowy system operacyjny. Przykłady: sterownik PLC, kontroler nadrzędny. Przykład implementacyjny (2h). Instalacja sterowana i wymagania użytkownika, określenie architektury systemu. Analiza wymagań dla oprogramowania, określenie ograniczeń czasowych. Projekt struktury oprogramowania, implementacja cyklicznego programu sterującego. Szeregowanie zadań (1h). Problem szeregowania zadań, algorytmy RMS i EDF, warunki dostateczne szeregowalności, przewidywalność działania przy przeciążeniu. Algorytm serwera sporadycznego. Wpływ synchronizacji na szeregowanie, inwersja priorytetu. System operacyjny czasu rzeczywistego (4h). Specyfika zadań czasu rzeczywistego. Model budowy systemu, graf stanów zadania, tablica stanu, algorytmy podstawowych operacji podziału czasu procesora. Synchronizacja i komunikacja zadań, procesy i wątki, zakleszczenia, inwersja priorytetów. Przegląd systemów i platform sprzętowych. API programisty (4h). Standard POSIX, tworzenie i usuwanie procesów i wątków, algorytmy szeregowania, sygnały i sygnały kolejkowane, zdarzenia, zarządzanie pamięcią. Narzędzia synchronizacji i komunikacji zadań, anomalia synchronizacji, protokoły obsługi priorytetu. Uzależnienia czasowe. Asynchroniczne operacje we/wy. Przykład: system QNX. Sieci przemysłowe (3h). Wymagania stawiane sieciom przemysłowym, protokoły warstwy drugiej (liniowej), przykłady popularnych sieci przemysłowych. Sieć Profibus: warstwa fizyczna, protokoły i usługi warstwy liniowej, usługi warstwy aplikacyjnej (FMS), wykonanie usług w relacjach komunikacyjnych różnego typu, API programisty. Ethernet przemysłowy. Bezpieczeństwo systemów (2h). Norma IEC 61508, identyfikacja zagrożeń, ocena ryzyka. Analiza bezpieczeństwa metodą FTA, systemy zabezpieczeń. Poziomy nienaruszalności, rekomendacje normy IEC 61508. Studium przypadku (2h). System automatyzacji budynku, architektura systemu, sieci, sterowniki PLC, programowanie graficzne, stacja operatora procesu. Sterownik regionalny, zadania, architektura oprogramowania. Kolokwia zaliczeniowe (2h).
Metody oceny:
Wykład: kolokwium zaliczeniowe. Laboratorium: ocena wyników pracy studenta. Wymagane zaliczenie obydwu części przedmiotu.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Sacha K., Systemy czasu rzeczywistego, Wyd. 2 (zmienione), Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 1999. 2. Sacha K., Sieci przemysłowe - Profibus, Mikom, 1998. 3. Phillip A. Laplante, Real-Time Systems Design and Analysis, John Wiley & Sons, 2004
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
Przedmiot prowadzony w każdym semestrze (letnim i zimowym). Przeznaczony dla wszystkich specjalności kierunku Informatyka (ISI i SID)

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt SCZR_W01
Ma podstawową wiedzę w zakresie implementacji systemów automatyki
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02
Efekt SCZR_W02
Ma podstawową wiedzę dotyczącą najważniejszych funkcji i budowy systemów operacyjnych oraz trendów ich rozwoju
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05
Efekt SCZR_W03
Ma uporządkowaną wiedzę na temat architektur mikrokontrolerów i systemów wbudowanych
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_W14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt SCZR_U01
Zna zasady bezpieczeństwa związane z implementacją systemów przemysłowych
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U11
Efekt SCZR_U02
Potrafi projektować i implementować proste systemy wbudowane
Weryfikacja: Ćwiczenia laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U10, T1A_U15, T1A_U16
Efekt SCZR_U03
Potrafi poznawać, analizować i modelować wymagania stawiane systemom wbudowanym
Weryfikacja: Ćwiczenia laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U09, T1A_U14

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt SCZR_K01
Rozumie aspekty bezpieczeństwa systemów wbudowanych, ich wpływ na środowisko i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: K_K02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K02
Efekt SCZR_K02
Potrafi współdziałać i pracować w grupie
Weryfikacja: Ćwiczenia laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: K_K03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03