Grundlagen eingebetteter Systeme (GESY)

Transkript

1 Grundlagen eingebetteter Systeme (GESY) Prof. Dr.-Ing. Thomas Beierlein Prof. D.-Ing. Olaf Hagenbruch

2 Zur Person Jahrgang 1958 gelernter Maschinenbauer Studium in Mittweida: Technologie des elektronischen Gerätebaus (Diplom) Laserfestigkeit optischer Schichten (Dr.-Ing.) Seit 1990 als Mitarbeiter / Professor an FB IT&ET der HS Mittweida Vielfältige Lehrtätigkeit Mikroprozessortechnik, Echtzeitbetriebssysteme, maschinennahe Programmierung, Rechnerarchitektur, eingebettete Systeme Studiendekan für ET (Diplom) und ES Forschungsschwerpunkte eingebettete Systeme HW und SW-Entwurf Vernetzung im industriellen Umfeld

3 Begriffsdefinition Was sind Eingebettete Systeme? Eingebettete Systeme bezeichnen (i.d.r.) programmierbare elektronische Subsysteme, die integraler Bestandteil anderer Produkte sind Sie bestehen aus Hard- und Softwarekomponenten, die für eine bestimmte, genau definierte Funktion entwickelt werden. Oft restriktive, nichtfunktionale Randbedingungen (min. Ressourcenbedarf, Leistungs-/ Volumenbeschränkung, min. Kosten, Echtzeitanforderungen, Zuverlässigkeit,...) Entwicklungspotentiale Wachsende strategische und wirtschaftliche Bedeutung Wesentlicher Beitrag zu Produktinnovationen und Wertschöpfung, Wettbewerbsvorteil Marktvolumen 2006 ca. 138 Mrd. Euro, jährlich 9 % Wachstum Gezielte Förderung der weiteren Entwicklung in Asien und Europa (z.t. als strategische Wachstumsfelder ausgewiesen) s. u.a. BITKOM-Studie

4 Einsatzgebiete Automotive / KfZ-Technik Elektronische Zündung, Bremsunterstützung, Steuerung von Fensterheber, Schiebedach oder Autoradio, Amaturenbrett, Getriebesteuerung (Automatik), Sitzverstellung (Positionsspeicher), Klimaanlage, Park Distance Control, IR-Fernbedienung, Motorsteuerung, ESP,... Consumer Electronics Fernseher, Videorecorder, Videokamera, Photoapparat, CD-Player, DVD-Player, MiniDisc-Player, Digitale Videoschnittsysteme, Spiele-Konsolen, Waschmaschine, Trockner, E-Herd, Haustechnik, Heizungsanlagen, Telefone, Telefonanlagen, PC-Zubehör, PDAs, Mobiltelefone, Organizer, Festplatten, Modems,... Kommunikationsgeräte Fax, Anrufbeantworten, Vermittlungsanlagen, Router, Mobiltelefone, WLAN, Fernüberwachungs- und -steuerungssysteme Industrie und Wirtschaft Industrieroboter, CNC-Maschinen, Prozesssteuerungen, 'intelligente' Sensoren, Motorsteuerungen, Gebäude/Klimatechnik, Kassensysteme, Drucker, Kopierer, Scanner, Monitore,... Medizin / Technik / Wissenschaft Messgeräte, Funktionsgeneratoren, Logic-Analyzer, Oszilloskope, Laborhilfsmittel (z.b. Pipettierhilfe), Infusionspumpen, Herzschrittmacher, Prothetik,... Eingebettete Systeme sind eine Querschnittsdisziplin!

5 Zum Studiengang Studiengang am FB Informationstechnik & Elektrotechnik Erste Immatrikulation ab WS Semester 6 Semester Fachstudium inkl. Ba-Arbeit 1 Semester Praktikum Abschluss als Bachelor of Science (Ba.Sc.) weitere Qualifizierung möglich konsekutiver dreisemestriger Master Elektrotechnik (M.Sc.)

6 Ausbildungsschwerpunkte Systemdesign Anforderungsmanagement, Stromarmes Design, Instant-On,... Qualität und Zuverlässigkeit, Sicherheit Modellierung eingebetteter Systeme, modellbasierte Entwicklung Software und Programmierung Ausgewählte Kapitel Betriebssysteme und Rechnerarchitektur (MMU, Cache, Multicore, Multitasking, Echtzeit) Hardwareorientierte Programmierung Entwicklungswerkzeuge für Cross-Entwicklung und Debugging Hardware Hardwarerealisierungen (ASIC, FPGA, System On Chip, Mikrocontroller) Schaltungsentwurf (VHDL), IP-Cores Hardware-/Software-Codesign Mixed Signal Design Kommunikationsaspekte Vernetzung (Hard- und Software) drahtgebundene und drahtlose Netzwerke

7 Modulübersicht 1. Semester 2. Semester 3. Semester 4. Semester 5. Semester 6. Semester 7. Semester SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 SWS 4 C 5 SWS 1 C 5 SWS 4 C 5 SWS 5 C 5 M 1 3 MAE1 Mathematik I 3 MAE2 Mathematik 2 3 MAE3 Mathematik 3 1 MCAP Mikrocontroller- Applikationen 1 PROJ Projektarbeit 1 PMPT Projektmanagement/ Präsentationstechn. 7 STGE Studium generale Prof. Grießbach Prof. Grießbach Prof. Grießbach Prof. Beierlein Prof. Hagenbruch Prof. Domschke SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 SWS 4 C 5 SWS 4 C 5 C 25 SWS 5 C 5 M 2 3 PHYS Physik 1 PEBE Physik elektronischer Bauelemente 1 KTGR Grundlagen Kommunikationstechnik/ 1 ICIN Schaltungsintegration 1 ANSA Angewandte Sensorik und Aktorik 1 ASIC ASIC-Design Prof. Steiger Prof. Günther Prof. Winkler Prof. Vogel Prof. Döring Prof. Günther SWS 5 C 5 SWS 4 C 5 SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 SWS 4 C 5 SWS 4 C 5 M 3 1 WFEB Werkstoffe u. Fertigung elektr. Bauelemente 1 METE Messtechnik 1 SSTE Signal- und Systemtheorie 1 DSVA Digitale Signalverarbeitung 1 GTEM Gerätetechnik / EMV 1 EZBS Echtzeit- Betriebssysteme M 4 M 5 Prof. Dost Prof. Parthier Prof. Sporbert Prof. Thomanek Prof. Parthier Prof. Beierlein SWS 6 C 5 SWS 5 C 5 SWS 4 C 5 SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 1 BPRO C 12 Bachelorprojekt 1 ETH1 Elektrotechnik 1 (Analogtechnik) Rechnerarchitektur Prof. Kleinert Prof. Kleinert Prof. Günther Prof. Beierlein Prof. Günther SWS 4 C 5 SWS 4 C 5 SWS 5 C 5 3 GDIC Grundlagen d. Informatik (C) 1 ETH2 Elektrotechnik 2 3 PRGC Programmierung (C) 1 ELAT Elektronik 1 DIGI Digitaltechnik 1 BSRA Betriebssysteme/ 1 GSSE Geräte-/Schaltungsund Schaltkreisentwurf Dr. Böhm Dr. Böhm Prof. Schmalwasser SWS 4 C 5 SWS 4 C 5 SWS 4 C 5 SWS 5 C 5 SWS 5 C 5 FSV 1 WPF FSV2 WPF 1 PRAX Praxisprojekt Bachelorprojekt M 6 1 GESY Grundlagen Eingebetteter Systeme 4 BWAW Betriebswirtschaft/ Arbeitswissenschaft 1 GMPT Grundlagen der Mikroprozessortechnik 1 EESY Entwurf Eingebetteter Systeme 1 IKOM Industrielle Kommunikation Prof. Beierlein Prof. Lindner Prof. Hagenbruch Prof. Hagenbruch Prof. Römer 1-BAKO C 3 Bachelorkolloquium

8 Tipps zum Studium Fächer nicht auf die leichte Schulter nehmen vor allem Grundstudium erfordert erhöhtes Engagement kontinuierlich arbeiten regelmäßige Nachbereitung der Vorlesung Kontrolle Verständnis Ergänzung verpaßter Teile bei Bedarf ergänzende Erläuterungen anfügen Hausarbeiten, Selbststudium, Übungsaufgaben Studieren Sie im gemeinsam! aktives Erklären von Sachverhalten geht tiefer als passives Zuhören Bibliothek und Google sind für Recherchen hilfreich! Professoren sind erreichbar Nutze dies!

9 Prüfungen Module werden mit einer Prüfung abgeschlossen z.t. mit Teilprüfungen Prüfung i.d.r. am Semesterende Form, Umfang, Wichtung, Vorleistungen siehe Prüfungsordnung Einschreibung vor der Prüfung notwendig Prüfung kann später abgelegt werden möglichst nur im Notfall nutzen! nicht bestanden Wiederholung binnen eines Jahres möglich max. 2 mal zweite Wiederholung erfordert Genehmigung des Prüfungsausschuss Prüfungsausschuss des FB ist Ansprechpartner bei Problemen

10 Ziele des Moduls GESY Vermittlung von Basiswissen zu eingebetteten Systemen Aufbau und Anwendung Einsatzfelder Anforderungen Vermittlung von Kenntnissen zum Entwurf und zum Einsatz Befähigung zur vergleichenden Bewertung Analyse von Zuverlässigkeit und Sicherheit Erwerb praktischer Fähigkeiten und Erfahrungen

11 Ablauf VL (wö 90', Mo 5-314A) Begriffsbestimmungen Typische Systeme, Einsatzszenarien und Anforderungen an Hard- und Software Spezifikations- und Entwurfsprozess Grundlagen von Zuverlässigkeit, Sicherheit und Gefährdungsfreiheit typische Realisierungsstrukturen Seminar/Übung (wö 90', Do 5-314A 6-201) ergänzende Diskussion und Fallstudien zur Vorlesung Erwerb praktischer Fähigkeiten Abschluß: Aufbau eines einfachen Testsystems (Bestückung, Löten) Inbetriebnahme, Fehlersuche einfache Messaufgaben (Volt-/Amperemeter, Oszi, Logikanalyser) Klausur 90' Dauer