OBIETTIVI FORMATIVI

The goal of the course is to present advanced issues of artificial intelligence from the perspective of a computerized autonomous agent.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Per quanto riguarda l'insegnamento a 4 CFU, la frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e attività in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

• Conoscere che cos'è un sistema embedded, quali siano le principali architetture di tali sistemi ed le loro principali applicazioni
• Saper programmare un sistema basato su microcontrollore
  • Saper utilizzare i tool di sviluppo per la compilazione e download del codice 
  • Conoscere, configurare e programmare le principali periferiche (I/O digitali, timers, ADC, PWM, SPI, UART)
• Avere conoscenze di base sulla progettazione dei sistemi embedded
  • Identificare i requisiti per l'applicazione in termini di risorse (memoria, I/O, velocità dei canali di comunicazione, potenza di calcolo)
  • Identificare le periferiche necessarie

Al termine dell'insegnamento a 6 CFU lo studente sarà inoltre in grado di:

• Implementare un protocollo di comunicazione seriale ascii o binario verso un altro microcontrollore o PC
• Utilizzare un meccanismo di scheduling per strutturare il software di controllo

PREREQUISITI

Conoscenza della programmazione C.

MODALITA' DIDATTICHE

Le modalità didattiche dell'insegnamento sono cosi strutturate:

• Un paio di lezioni frontali iniziali di introduzione sui sistemi embedded e le loro architetture.
• In seguito, vengono presentati gli argomenti (le periferiche, la programmazione ad eventi, lo scheduling, i protocolli di comunicazione) con un'alternanza del 50% tra lezione frontale e relativa esercitazione su scheda di sviluppo dsPIC.

Un continous assessment verrà fatto sugli esercizi sviluppati durante le lezioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento (4 CFU) è cosi strutturato:

• Che cos'è un sistema embedded e quali sono le sue principali caratteristiche
• Introduzione all'hardware di base per la realizzazione di un sistema embedded
  • Che cos'è un PCB e che cos'è un integrato
  • Porte logiche e circuiti combinatori
  • Latch e Flip flop e circuiti sequenziali
• Architetture dei sistemi embedded
  • Architettura base di un PC
    • Che cos'è un BUS, una memoria, la CPU e la control unit, i registri e l'ALU
  • Architetture dei sistemi embedded
    • ASIC e ASSP
    • PLD, CPLD e FPGA
    • Microcontrollori e DSP
    • Differenze architetturali tra il mondo dei PC e dei sistemi embedded
• Strumenti di sviluppo dedicati per i sistemi embedded.
• Programmazione di sistemi embedded 
  • gestione delle periferiche:
    • I/O digitali
    • Configurazione dell'oscillatore e utilizzo dei timer
    • Acquisizione sensori tramite conversione analogico digitale (ADC)
    • Controllo motori tramite periferica PWM
  • Comunicazione con altri dispositivi.
    • utilizzo del bus SPI per comunicazione con un altro microcontrollore
    • utilizzo della seriale UART per comunicazione con un PC
  • Interrupt e programmazione ad eventi.  

L'insegnamento a 6 CFU prevede inoltre i seguenti argomenti:

• Protocolli di comunicazione
  • Protocolli di comunicazione ASCII (stile NMEA)
  • Protocolli di comunicazione binaria
  • Gestione delle problematiche di comunicazione a livello fisico e data-link (riconoscimento inizio e fine frame, controllo di errore)
• Scheduling
  • Sviluppo di un sistema minimale di scheduling di funzioni all'interno del programma principale
  • Uitlizzo dello scheduling per la semplificazione e migliore strutturazione del programma

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aulaweb. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell'esame.

I seguenti testi possono essere utilizzati per approfondimenti sulla materia:

• Q. Li, C. Yao, Real-Time Concepts for Embedded Systems, CMP Books, 2003. (ISBN:1578201241).
• D. E. Simon, An Embedded Software Primer, Addison-Wesley Professional, 1999. (ISBN: 020161569X).
• T Noergaard. 2013. A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, Embedded Systems Architecture (2 ed.). Newnes, Newton, MA, USA.
• Peter Hintenaus. 2014. Engineering Embedded Systems: Physics, Programs, Circuits. Springer Publishing Company, Incorporated.