Aufbau und Studienziel

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1 ELEKTRONISCHE SYSTEME Vertiefungsrichtung im Bachelorstudiengang Elektro- und Informationstechnik Studienfachberater: Prof. Dr. B. Lurz Sekretariat der Fakultät: Raum C311, Wassertorstraße Nürnberg Tel th-nuernberg.de URL: Aufbau und Studienziel Im Mittelpunkt der Vertiefungsrichtung Elektronische Systeme steht die systematische Entwicklungsmethodik zur Realisierung und Verifikation elektronischer Schaltungen sowie eingebettete Systeme für Echtzeitanwendungen. Die fachliche Vertiefung findet im 6. und 7. Semester des Bachelorstudiengangs Elektround Informationstechnik statt. Die fachliche Voraussetzung für diese Vertiefung bildet eine breit angelegte Ausbildung in den einzelnen Studienabschnitten des Studienganges. Ausführliche Informationen zu Struktur und Aufbau des Bachelorstudiengangs Elektrotechnik und Informationstechnik findet man in der allgemeinen Beschreibung des Studiengangs: Die fachliche Vertiefung der Elektronischen Systeme besteht aus 3 Modulen zu je 8 Semesterwochenstunden (SWS), insgesamt also aus 24 SWS (30 Leistungspunkte). Soweit sinnvoll wird ein Modul in der Regel weiter in zwei Halbmodule mit je 4 SWS Umfang unterteilt. Ein hoher Anteil an Praktika und Übungen sichert den Praxisbezug der Module bzw. Halbmodule. Für einen berufsbefähigenden Abschluss werden die Module Rechnergestützter Schaltungsentwurf, Betriebssysteme und Echtzeitsysteme und Technologie, Elektromagnetische Verträglichkeit und Qualitätssicherung angeboten. Die Module sind so konzipiert, dass sie auch einzeln zur Ergänzung anderer Vertiefungsrichtungen und für den Kompetenzaufbau im Freien Fachstudium gewählt werden können. Vertiefungsmodule Rechnergestützter Schaltungsentwurf: Ziel ist es, vertiefte Kenntnisse über Algorithmen/Verfahren für die Analyse, Synthese und Optimierung von elektronischen Systemen und Schaltungen zu vermitteln. Anwendung finden diese Algorithmen/Verfahren bei typischen Aufgabenstellungen in der Entwicklung von analogen und digitalen Schaltungen. Mit Hilfe einer Hardwarebeschreibungssprache werden diese Algorithmen/Verfahren anwendungsorientiert gelernt und eingeübt. Betriebssysteme und Echtzeitsysteme: Das erste Halbmodul stellt typische Komponenten und die Funktionsweise kommerzieller Betriebssysteme vor. Anschaulich und praxisnah werden auch wichtige Systemfunktionen am Beispiel des Betriebssystems LINUX erläutert und ihre Verwendung im Praktikum vertieft. Ergänzend wird im zweiten Halbmodul die Fähigkeit vermittelt, System- und Anwendungssoftware für den Einsatz in Embedded und Echtzeitsytemen zu entwickeln. Elektromagnetische Verträglichkeit und Qualitätssicherung: Das Halbmodul vermittelt die Grundlagen für den Entwurf EMV-gerechter Systeme und die Fähigkeit zur Anwendung von EMV- Messmethoden. Im zweiten Halbmodul wird der Test elektronischer Systeme behandelt. Im Vordergrund stehen hier Verfahren zum Erzielen hoher Qualität und gute Testbarkeit bei elektronischen Systemen auf Chip- und Systemebene. Ausführliche Informationen zu den Modulen finden Sie im Modulhandbuch des Bachelorstudiengangs Elektrotechnik und Informationstechnik: ( Weitere Informationen )

2 Ideen hat, muss sie auch Wer den Kopf voller Elektronische Systeme realisieren dürfen!

3 Studienziel Auszug aus der SPO:... ingenieurwissenschaftliche Methoden in der Entwicklung,... von Systemen in der Elektrotechnik und Informationstechnik... zielgerichtet einzusetzen... Elektronische Systeme: Die Ausbildung von Ingenieuren, die mit neuen Entwicklungsmethoden für elektronische Systeme vertraut sind und mit ihnen systematisch und effizient branchenübergreifend markt- und zeitgerechte Produkte entwickeln können. Bäsig, 2

4 Studienziel Auszug aus der SPO:... ingenieurwissenschaftliche Methoden in der Entwicklung,... von Systemen in der Elektrotechnik und Informationstechnik... zielgerichtet einzusetzen... Elektronische Systeme: Die Ausbildung von Ingenieuren, die mit neuen Entwicklungsmethoden für elektronische Systeme vertraut sind und mit ihnen systematisch und effizient branchenübergreifend markt- und zeitgerechte Produkte entwicklen können. Haushalt und Konsumgüter Auto und Verkehr Industrie Energie Umwelt Sicherheit Büro u. Handel Kommunikation Medizin Bildung Freizeit Unterhaltung Bäsig, 3

5 Trends für elektronische Systeme Vergangenheit Gegenwart Zukunft Hardware Hardware Hardware SW-Lines of Code Systeme pro Jahr Einfache Handys Waschmaschinen Herzschrittmacher Echtzeit-Linux Kraftfahrzeuge Software Software Komplexe Handys Navigationssysteme 1K 10K 100K Raumfahrtsysteme Code-Umfang in 1000 Befehle Quelle: Bitkom Bäsig, 4

6 Trends für elektronische Systeme Kürzere Entwicklungszeiten Höhere Technische Anforderungen Komplexität Betriebsfrequenz Verlustleistung Baugröße Embedded Softwarekomponenten Sicherheit und Zuverlässigkeit Kostenreduktion Quelle: Dynamically Reconfigurable Systems Bäsig, 5

7 Musterausbildungsplan für die Vertiefungsrichtung Elektronische Systeme (ESY) ModulNr. Fach Nr. SWS LP Modulname/Fachname 6. Sem. SU/Ü/Pr/S 7. Sem. SU/Ü/Pr/S ESY1 ESY Rechnergestützter Schaltungsentwurf 6/0/2/0 120 Prfg.- dauer Min. INF1 INF1 Betriebssysteme und Echtzeitsysteme 5/0/3/0 90 ESY2 EMV und Qualitätssicherung ESY2/1 4 5 Elektromagnetische Verträglichkeit 2/0/2/0 90 ESY2/2 4 5 Qualitätssicherung und Test 2/0/2/0 90 Bäsig, 6

8 Meilensteine für die Vertiefungsrichtung ESY Semester Bachelor 7 Bachelorarbeit, ESY2 6 Projekt, ESY1, INF1 5 Modellbildung und Simulation 4 Elektronik 2, Datennetze Informatik2, Elektronik1, Mikrocomputertechnik, 3 Elektrische Messtechnik 2 Informatik1, Theoretische Grundlagen 1 Informatik-Grundlagen, Theoretische Grundlagen Berufsbefähigender Abschluss Bäsig, 7

9 Meilensteine für die Vertiefungsrichtung ESY Semester Bachelor 7 Bachelorarbeit, ESY2 6 Projekt, ESY1, INF1 5 Modellbildung und Simulation Elektronik 2, Datennetze Informatik2, Elektronik1, Mikrocomputertechnik, Elektrische Messtechnik Informatik1, Theoretische Grundlagen Bachelor 1 Informatik-Grundlagen, Theoretische Grundlagen Quelle: VDE-Trendreport 2012 Bäsig, 8

10 ... nach dem Bachelor kommt der Master Mechatronische und elektronische Systeme Semester ESY 5 - IC-Design Projekt, ESY 4 - Schaltkreisentwurf Masterarbeit, ESY 6 - Systementwurf, Theoretische Grundlagen Master Quelle: VDE-Trendreport 2012 Bäsig, 9

11 Beispiele für Forschungsaktivitäten im Bereich elektronischer Systeme Prof. Dr. Bäsig: Verifikation von neuen Prozessorarchitekturen mit Systemverilog/ UVM / Projektpartner: FAU, BMFT, KMU Prof. Dr. Klehn: Simulation und Analyse von Schaltungen aus dem Bereich Mikro- und Leistungselektronik. Projektpartner: Siemens Erlangen Prof. Dr. Schmidt: Gedruckte Elektronik Projektpartner: PolyIC Prof. Dr. Zocher: Das intelligente (elektronische) und vernetzte Gebäude (Smart-Home) Prof. Dr. Urbanek: Power Over POF und Energy Harvester... (Quelle: PolyIC) Bäsig, 10

12 ESY1 - RechnergestützTer Schaltungsentwurf Lernziele: Vertiefte Quelle: Kenntnisse Wolz, W.: Standards über Verfahren und Sicherheitsstrategien und Algorithmen im Automobilsektor, für die Analyse, Synthese und Optimierung von 4. GMM/GI/ITG-Fachtagung elektronischen Systemen ZuE vom 13. und Schaltungen Erwerb theoretischer und praktischer Kenntnisse für den systematischen und effektiven Einsatz standardisierter Hardwarebeschreibungssprachen für den Entwurf von analogen und digitalen Schaltungen Durchführung von kleineren Projekten, um moderne Entwicklungswerkzeuge praxisnah einzuführen Bäsig, 11

13 ESY2/1 - Elektromagnetische Verträglichkeit Lernziele: Erkennen möglicher Störquellen, Störsenken und Koppelmechanismen Quelle: Wolz, W.: Standards und Sicherheitsstrategien im Automobilsektor, 4. GMM/GI/ITG-Fachtagung ZuE vom Kenntnis einschlägiger Normen und Gesetze sowie der relevanten Messmethoden und deren Anwendung Fähigkeit, Entstörmaßnahmen wie Erdung, Massung, Filterung und Schirmung richtig einzusetzen und zu beurteilen Bäsig, 12

14 ESY2/2 - Qualitätssicherung und Test Lernziele: Verstehen von Verfahren zum Erzielen hoher Qualität und guter Testbarkeit auf Chip- und System-Ebene Quelle: Wolz, W.: Standards und Sicherheitsstrategien im Automobilsektor, 4. GMM/GI/ITG-Fachtagung ZuE vom Erkennen der Zusammenhänge zwischen prüffreundlichem Entwurf und Testsystem-Anforderungen Verifikationsmethoden, Maßnahmen für Design for Testability, Grundlagen der Qualitätssicherung Analog Design Contest Bäsig, 13

15 INF1/1 - Betriebssysteme Lernziele: Verstehen der Aufgaben eines Betriebssystems wie Prozessverwaltung, scheduling, Speicherschutz, und Dateimanagament Quelle: Wolz, W.: Standards und Sicherheitsstrategien im Automobilsektor, 4. GMM/GI/ITG-Fachtagung ZuE vom Kenntnisse in der Systemprogrammierung, insbesondere Mechanismen der Inter-Prozess Kommunikation und Umgang mit (POSIX) threads und den dazugehörigen Synchronisierungmechanismen wie mutex und condition Verstehen der Besonderheiten im Umgang mit nebenläufigen Programmen, wie deadlocks, race-conditions, und Reentranz Bäsig, 14

16 INF1/2 - Echtzeit- und Embedded Systeme Lernziele: Grundkenntnisse über Eingebettete Systeme bestehend aus Energieversorgung, Mikrocontroller, Kommunikation und Ports Quelle: Wolz, W.: Standards und Sicherheitsstrategien im Automobilsektor, 4. GMM/GI/ITG-Fachtagung ZuE vom Fähigkeit zur Entwicklung kleiner eingebetteter Systeme in Hard- und Software Vertiefte Kenntnisse über das Controller Area Network (CAN) Verstehen der Anforderungen an ein Echtzeit-System Bäsig, 15

17 Fachwissenschaftl. Wahlpflichtfächer der Gruppe 2 Auszug aus der Liste für Wahlpflichtfächer: Leiterplatten-Design Labview Unix-Linux Radio Frequency Identification Interpretersprache Perl Lichtwellenleiter... Bäsig, 16

18 Beispiel für ein Wahlpflichtfach: Leiterplatten-Design Lernziele: Vermittlung Quelle: Wolz, der W.: systematischen Standards und Sicherheitsstrategien Vorgehensweise im Automobilsektor, bei der Erstellung einer Leiterplatte auf der 4. Basis GMM/GI/ITG-Fachtagung einer vorgegebenen ZuE vom Schaltung Kennenlernen der wichtigsten Begriffe und Methoden anhand eines typischen Schaltplanund Layout- Editors Darstellung des Designprozesses von der Erstellung von Bauteilbibliotheken über Schaltplaneingabe, Bauteil-plazierung und Routing bis hin zur Dokumentation Bäsig, 17

19 Netzstruktur und Laborausstattung - Beispiel Entwurfssoftware: Mentor Modelsim/Questa, Synopsys Design Vision, Synopsys Formality, Synopsys Tetramax, Cadence SMV, GÖPEL Cascon, Hewlett Packard HP82000, Altera Quartus, Xilinx ISE, Lattice isplever Bäsig, 18

20 Professoren und Lehrbeauftragte Prof. Dr. B. Klehn Prof. Dr. E. Zocher Prof. Dr. R. Janker Prof. Dr. J. Bäsig Prof. Dr. P. Urbanek Prof. Dr. C. Kuntzsch Prof. Dr. K. Schmidt Prof. Dr. J. Arndt Prof. Dr. B. Lurz Prof. Dr. T. Mahr LB M.Eng. E. Bluoss LB Prof. Dr. J. Siegl LB Dipl.Ing. J. Reimer Bäsig, 19

21 Anforderungen an Studierende Kenntnisse in und Freude an Software- und Hardware Entwicklung Den Wunsch, auch einmal über den Tellerrand hinauszuschauen Kommunikative Fähigkeiten und Freude an der Teamarbeit Fähigkeit, abstrakt zu denken und praktisch zu arbeiten Kreativität und Stressresistenz Quelle: Das Dilbert Prinzip Bäsig, 20

22 Einsatz von Elektronischen Systemen Haushalt und Konsumgüter Industrie Büro u. Handel Kommunikation Auto und Verkehr Energie Umwelt Sicherheit Medizin Bildung Freizeit Unterhaltung Bäsig, 21

23 Einsatz von Elektronischen Systemen Haushalt und Konsumgüter Auto und Verkehr Büro u. Industrie Handel Gesucht werden branchenübergreifend Embedded-Experten unter anderem aus den Bereichen: Frontend/Backend Embedded Programming Analog- und Energie Digital-Design Bildung Requirement Umwelt Management Freizeit Test and Verification Sicherheit Layouting Unterhaltung Kommunikation Medizin Bäsig, 22

24 Zum Nachlesen auf unserer Internet-Seite: Elektronische Systeme Bäsig, 24

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