Кафедра радіотехнічних систем

[RE-198] Операційні системи реального часу та 32 бітні МК

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освітиПерший (бакалаврський)
Галузь знань-
Спеціальність
Освітня програма
Статус дисципліниНормативна
Форма здобуття вищої освітиОчна
Рік підготовки, семестр3 курс, весняний семестр
Обсяг дисципліни4 кред. (Лекц. 18 год, Практ. год, Лаб. 36 год, СРС. 66 год )
Семестровий контроль/контрольні заходиЗалік
Розклад занятьhttps://rozklad.kpi.ua
Мова викладанняУкраїнська
Інформація про керівника курсу / викладачів Лекц.: Катін П. Ю.,
Лаб.: Катін П. Ю.,
СРС.: Катін П. Ю.
Розміщення курсу

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Метою викладання дисципліни є підготовка фахівця, здатного вирішувати складні задачі і проблеми в галузі телекомунікації та радіотехніки шляхом програмування радіотехнічних систем з використанням операційних систем реального часу (ОСРЧ) на апаратній платформі 32 бітних мікроконтролерів та здійснювати інноваційну професійну діяльність. У якості архітектури обрана ARM (Cortex-M). 

       Предметом дисципліни є програмна частина складних радіотехнічних систем, що побудована на базі архітектури ARM (Cortex-M) та ОСРЧ.

       Програмні результати[1] навчання (компетентності, знання, уміння, навички, досвід, послідовність дій в стандартних виробничих ситуаціях тощо), які студент/аспірант набуде після вивчення дисципліни.

       Фахові компетенції:

- проектувати складні радіотехнічні системи на рівні структурної і функціональної схеми з урахуванням архітектури мікроконтролера;

- користуватися спеціалізованими програмами для створення структурних і функціональних схем;

- вміти підбирати апаратну базу мікроконтролерів архітектури ARM (Cortex-M) для створення апаратної частини контролерів  складних радіотехнічних систем;

- користуватися типовими програмами - інтегрованими середовищами розробки для створення і налагодження програмної частини контролерів  складних радіотехнічних систем з використанням ОСРЧ і однієї базової мови програмування;

- вміти будувати архітектуру і розробляти програмну частину контролерів  складних радіотехнічних систем з використанням ОСРЧ і типових патернів, наприклад патерну Стан;

- здійснювати макетування контролерів і налагодження прототипів складних радіотехнічних систем на базі ОСРЧ.

       Професійні компетенції:

- принципів побудови складних радіотехнічних систем на  базі контролера, принципів організації керівного процесу, перетворень сигналів в обчислювальних і інформаційних трактах;

 - типових структурних і функціональних схем складних радіотехнічних систем на базі мікроконтролерів;

- типових програм для створення і налагодження програмної частини контролерів  складних радіотехнічних систем;

- типових шаблонів (патернів) програмування у процедурній і ООП парадигмі, вміти оцінювати час затримки при використанні патернів, на прикладі патерну стан;

- архітектури типової ОСРЧ для 32 бітних мікроконтролерів архітектури ARM (Cortex-M) і розроблення програмної частини контролерів  складних радіотехнічних систем;

- засобів для макетування контролерів і налагодження прототипів складних радіотехнічних систем на базі ОСРЧ;

- однієї мови і парадигм програмування 32 бітних мікроконтролерів (С, С++);

- способів документування апаратної і програмної частини, математичного апарату складної радіотехнічної системи на базі ОСРЧ.

       Програмовані результати навчання:

- виконувати обрахунки параметрів складних радіотехнічних систем на базі 32 бітних мікроконтролерів архітектури ARM (Cortex-M);

- виконувати підготовку технічного завдання для проектування радіотехнічних систем на базі ОСРЧ, визначати архітектуру програмного забезпечення, у тому числі з використання патернів;

- розробляти і налагоджувати програму контролера складних радіотехнічних систем на базі 32 бітних мікроконтролерів архітектури ARM (Cortex-M) та операційних систем реального часу;

- програмувати макет складної радіотехнічної системи на базі ОСРЧ і налагоджувати його у цілому;

- документувати програмну і апаратну частину складної радіотехнічної системи на базі ОСРЧ.

 

[1] Для нормативних дисциплін зазначається згідно матриці відповідності програмних компетентностей та результатів навчання в освітній програмі.

 

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

...

Дисципліну «Операційні системи реального часу та 32 бітні  МК» забезпечують дисципліни «Вища математика», «Основи програмування».

       Для успішного засвоєння дисципліни потрібен базовий рівень володіння англійською мовою не нижче А2.

       Дисципліна «Операційні системи реального часу та 32 бітні  МК» є основою для розробки бакалаврської роботи (проекту).

3. Зміст навчальної дисципліни

Тема 1. Прототип системи реального часу на базі нескінченного циклу опитування (Polled loop system) з використанням типової бібліотеки Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS).

       Тема 2. Види операційних систем реального часу для 32 бітних мікроконтролерів.  Розробка програми мікроконтролера у вигляді прототипу операційної системи реального часу на базі нескінченного циклу опитування.

       Тема 3. Операційна система реального часу на основі переривань мікроконтролера з використанням типової бібліотеки Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS).

       Тема 4. Система переривань мікроконтролера. Розробка програми мікроконтролера у вигляді прототипу операційної системи реального часу на базі системи переривань.

       Тема 5. Інтерфейси мікроконтролерів. Аналого-цифрове перетворення і послідовні інтерфейси SPI,  І2С, USART (UART), CAN. Використання послідовних інтерфейсів у функціональних вузлах радіотехнічних систем.

       Тема 6. Архітектура і способи програмування операційних систем реального часу для 32 разрядних мікроконтролерів на прикладі FreeRTOS, CMSIS-RTOS або RTOS  Arm Mbed OS5.

       Тема 7. Реалізація багатопоточності у ОСРЧ на прикладі операційної системи CMSIS-RTOS (RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS). Використання багатопоточності у функціональних вузлах радіотехнічних систем.

       Тема 8. Передача повідомлень і взаємодія між потоками у  операційній системі  CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS), реалізація програмованих функціональних вузлів радіотехнічних систем.

            Тема 9.  Синхронізація  у  операційних системах  CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS), розробка і налагодження програмованої радіотехнічної системи.

4. Навчальні матеріали та ресурси

Основна література

       1. Інформатика. Основи програмування та алгоритми. Мова програмування С. Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навчальний посібник для здобувачів ступеня бакалавра за освітніми програмами «Інтелектуальні технології радіоелектронної техніки», «Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія», «Радіотехнічні комп’ютеризовані системи», «Інформаційне забезпечення робототехнічних систем» спеціальності 172 Телекомунікації та радіотехніки 126 Інформаційні системи та технології / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад. С. В. Вишневий, П. Ю. Катін, Є. В. Крилов. – Електронні текстові дані (1 файл: 3,3 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. – 221 с. – Назва з екрана. https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/48158/1/Osnovy_prohramuvannia_alhorytmy_Mova_prohramuvannia_C.pdf.

       2. Програмування 3. Системне програмування [Електронний ресурс] : методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт для студентів кафедри Автоматики та управління у технічних системах заочної форми навчання / НТУУ «КПІ» ; уклад. П. Ю. Катін. – 2-ге вид., випр. і доп. – Електронні текстові дані (1 файл: 432 Кбайт). – Київ : НТУУ «КПІ», 2015. – 73 с. – Назва з екрана.  https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/45717/1/Katin_Lab_rob_2021.pdf.

       3. П.Ю. Катін, канд. техн. наук, Похиленко О.А.. Шаблони типу Стан для створення інфраструктури системного програмного забезпечення мікроконтролерів архітектури Cortex-М у режимі реального часу для вбудованих систем.  Електронне моделювання. Том 43, № 2 (2021). С. 51 - 67. https://www.emodel.org.ua/uk/archive-ukr/2021/43-2-u.

       4. Олександр Похиленко, Павло Катін ПАТЕРН «СТАН» ДЛЯ ВБУДОВАНИХ СИСТЕМ З МОЖЛИВІСТЮ ДИНАМІЧНОГО СТВОРЕННЯ СТАНІВ. ТЕХНІЧНІ НАУКИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ TECHNICAL. SCIENCES AND TECHNOLOGIES. No 1(23), 2021. С. (118 — 127). http://tst.stu.cn.ua/article/view/233571.

       5. С.І. АЛЬПЕРТ, М.І. АЛЬПЕРТ, П.Ю. КАТІН, Н.О. ЛІТВІНОВА. ПРОГРАМНО-АПАРАТНА ІНФРАСТРУКТУРА НАЗЕМНОЇ АВТОНОМНОЇ ПЛАТФОРМИ З ЕЛЕМЕНТАМИ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ Науковий Центр аерокосмічних досліджень Землі ІГН НАН України, м. Київ, Україна  8 (24 – 31) 2021 Мова матеріалу: Українська кількість сторінок: 8 (24 — 31) 01_21_Alpert.pdf (immsp.kiev.ua).

       6. Катін, П. Ю. Архітектура комп’ютера. Лабораторний практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для здобувачів ступеня бакалавра за спеціальностями 121 «Інженерія програмного забезпечення», 126 «Інформаційні системи та технології», 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»/ П. Ю. Катін ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл: 2,28 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 123 с. – Назва з екрана.https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/45717/1/Katin_Lab_rob_2021.pdf.

       Додаткова література

1. CMSIS-RTOS [Електронний ресурс]//–режим доступу: https://os.mbed.com/handbook/CMSIS-RTOS (дата звернення 08.01.2020) – Назва з екрана.

       2. Geoffrey Brown [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://github.com/geoffreymbrown/STM32-Template (дата звернення 01.09.2018) – Назва з екрана.

       3. Andrey Koryagin (Avislab) [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://github.com/avislab/STM32F103 (дата звернення 01.09.2018) – Назва з екрана.

       4. AVISLAB. Програмування STM32F103. [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу http://www.avislab.com/blog/stm32-nvic_ua/ STM32F103 (дата звернення 01.09.2018) – Назва з екрана.

       5. P Katin, V Chmelov, V Shemaev. Development of Typical ‘State’Software Patterns for CortexM Microcontrollers in Real Time. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020. http://journals.uran.ua/eejet/article/view/205377.

       6. MIT 16.07 Real Time Operating Systems. Lecture (RTOS - 16.070 Lecture 27) [Електронний ресурс] //– режим доступу : http://web.mit.edu/16.070/www/year2001/RTOS27.pdf,  вільний . (дата звернення 05.01.2020)  Загл. з екрану.

       7. MIT 16.07 Real Time Operating Systems. Lecture (RTOS - 16.070 Lecture 28) [Електронний ресурс] //– режим доступу : http://web.mit.edu/16.070/www/year2001/RTOS28.pdf,  вільний . (дата звернення 05.01.2020)  Загл. з екрану.

       8. Geoffrey Brown. Discovering the STM32 Microcontroller ©2012 June 5, 2015. [Електронний ресурс] //– режим доступу : https://legacy.cs.indiana.edu/~geobrown/book.pdf,  вільний . – (дата звернення 05.01.2020)  Загл. з екрану.

       9. Geoffrey Brown STM32 tutorial implementation  [Електронний ресурс] //– режим доступу : https://github.com/nalepae/stm32_tutorial,  вільний . (дата звернення 2020) – Назва з екрана.

       10. General-purpose timer cookbook AN4776 Application note [Електронний ресурс]// –режим доступу : www.st.com/resource/en/application_note/dm00236305.pdf,  вільний . - Загл. з екрану. (20.02.2018).

       11. RM0008 Reference manual for STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, STM32F105xx and STM32F107xx advanced ARM®-based 32-bit MCUs [Електронний ресурс] // Keil, 2018. – режим доступу : www.keil.com/dd/docs/datashts/st/stm32f10xxx.pdf, вільний . - Загл. з екрану. (20.02.2018). [1]. 1133 с

       12. STMicroelectronics. Reference manual. STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx, advanced Arm®-based 32-bit MCUs, March 2017. RM0008

       13. STMicroelectronics. Programming manual: Stm32f10xxx/ 20xxx/ 21xxx/ l1xxxx cortex-m3 programming manual, March 2011. PM0056.

       14. Simple and Efficient Task Scheduler  [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу http://www.atakansarioglu.com/easy-task-scheduler-real-time/ (дата звернення 2019) – Назва з екрана.

       15. Simple and Efficient Task Scheduler  [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://github.com/umaranis/TaskScheduler(дата звернення 2019) – Назва з екрана.

       16. CMSIS [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/cmsis(дата звернення 2019) – Назва з екрана.

       17. Timer [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://i.ytimg.com/vi/aLCUDv_fgoU/maxresdefault.jpg(дата звернення 2019) – Назва з екрана.

       18. STMicroelectronics. STM32F103x8.  STM32F103xB. Medium-density performance line ARM®-based 32-bit MCU with 64 or 128 KB Flash, USB, CAN, 7 timers, 2 ADCs, 9 com. Interfaces. March 2017.

       19. Кравінський В. Архітектура програмних систем для дистанційного управління. [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу http://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/23045/3/Kravinskyi_magistr.pdf(дата звернення 01.09.2018) – Назва з екрана.

       20. Introduction to Electronic Engineering and Computer Science, MIT, p.117-168, 2011.

       21. Yohanes Erwin. stm32f103-sw4stm32 [Електронний ресурс] : [Веб-сайт]. – Електронні дані. – Режим доступу https://github.com/yohanes-erwin/stm32f103-sw4stm32 (дата звернення 01.09.2018) – Назва з екрана.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекція 1. Технологія програмування 32 бітних мікроконтролерів на прикладі портів вводу-виводу загального призначення.

 Опис інтегрованого середовища для розробки програм 32 бітних мікроконтролерів архітектури ARM на прикладі IDE Keil.

 Встановлення і налаштування IDE Keil. Створення проекту.

 Підготовка IDE Keil до програмування і налагодження програм.

 Технологічні цикли програмування мікроконтролерів. Загальний опис типової бібліотеки Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) і розробка програм з її використанням.

Основи використання патерну стан для управління портами вводу-виводу.

Документування програмної і апаратної складової портів вводу-виводу.

       Лекція 2. Види операційних систем реального часу для 32 розрядних мікроконтролерів на прикладі архітектури ARM.

Види, опис і особливості операційних систем реального часу для 32 бітних мікроконтролерів.

Переваги і недоліки різних видів операційних систем реального часу.

Розробка програми мікроконтролера у вигляді прототипу операційної системи реального часу на базі нескінченного циклу опитування на для формування сигналів портів вводу-виводу загального призначення. Варіант патерну Стан у процедурній і ООП реалізації для програмування портів вводу-виводу загального призначення. 

Програмування портів вводу-виводу GPIO (А, B, C, D, E, F). Регістри для управління портами вводу-виводу (7 регістрів, актуальним є 4 базових регістра are CRL, CRH, IDR and ODR), найбільш ефективними операціями при програмним управлінням регістрів є операції з бітами. 

Оцінка часу затримки виконання програми у нескінченному циклі опитування для систем реального часу.

       Лекція 3. Основи архітектури 32 бітних мікроконтролерів. Програмування порту USART (UART) мікроконтролера з використанням типової бібліотеки Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS).

Розробка і налагодження проекту відповідно до завдання і структурної схеми з використанням стандартних бібліотек CMSIS, CORE, Device GPIO, Device Startup, StdPeriph Drivers  Framework, StdPeriph GPIO, StdPeriph Drivers  RCC.

Системи типового 32 розрядного МК архітектури ARM: система синхронізації, скидання та запуску; обчислювальне ядро  (CPU); систему апаратних і програмних переривань; пам'ять  для зберігання програм Flash, (FlashROM); оперативна пам’ять (RAM); енергонезалежна пам'ять зі зберіганням інформації з можливістю запису EEPROM; набір типових  периферійних пристроїв для інтерфейсу користувача і елементів технічних систем. Шини APB і АНВ.

Гарвардська архітектура (Harvard architecture) обчислювального ядра. Програмування порту USART (UART) мікроконтролера з використанням типової бібліотеки CMSIS.

Документування програмної складової функціонального вузла на основі USART (UART).

       Лекція 4. Система переривань мікроконтролера. Розробка програми мікроконтролера у вигляді прототипу операційної системи реального часу на базі системи переривань.

 Характеристика вектора переривань 32 розрядного мікроконтролера, формування. Система апаратних переривань МК, блок Nested vectored interrupt controller (NVIC). Визначення дозвілу або заборону переривання, управління пріоритетом переривань, 0  максимальній пріоритет, 15  мінімальний пріоритет.

Таймери МК. Формування сигналу ШИМ для мікроконтролеру, формування сигналу у системі реального часу на основі мікроконтролерів.

Структура програми - прототипу операційної системи реального часу на базі системи переривань мікроконтролерів і таймерів загального призначення.

Документування  функціонального вузла на основі таймерів МК.

       Лекція 5. Програмування функціональних вузлів радіотехнічних систем на базі послідовних інтерфейсів мікроконтролера.

Загальний опис послідовних інтерфейсів мікроконтролерів. Послідовні інтерфейси SPI,  І2С, USART (UART), CAN, характеристики, варіанти програмування у операційних системах реального часу. Використання послідовних інтерфейсів у функціональних вузлах радіотехнічних систем. Аналого-цифрове перетворення у 32 розрядних мікроконтролерах, характеристики і програмна реалізація. Загальне поняття про цифро-аналогове перетворення. Використання АЦП і ЦАП у функціональних вузлах радіотехнічних систем.

       Лекція 6. Види операційних систем реального часу з підтримкою багатопоточності для 32 розрядних мікроконтролерів на прикладі архітектури ARM.

Типові операційні системи реального часу для мікроконтролерів архітектури ARM на прикладі FreeRTOS (CMSIS-RTOS або RTOS Arm Mbed OS5). Архітектура, характеристики і способи програмування операційних систем реального часу для 32 розрядних мікроконтролерів.

Підготовка і налаштування середовища IDE Keil для роботи з операційними системами реального часу. Створення проекту на базі ОСРЧ.

Створення простої програми на базі ОСРЧ з декількома потоками. Управління потоками, програмування пріоритету потоків. Використання потоків для програмування периферії.

Мініядро операційної системи реального часу для мікроконтролерів. на прикладі.

       Лекція 7. Програмування функціональних вузлів операційних систем реального часу.

Реалізація багатопоточності у ОСРЧ на прикладі операційної системи CMSIS-RTOS (RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS). Управління затримками часу і часовий менеджмент у ОСРЧ.

Реалізація віртуальних таймерів та їх використання для управління функціональними вузлами радіотехнічних систем. Документування програмної і апаратної складової функціональних вузлів на базі операційних систем реального часу.

       Лекція 8. Міжпотокова взаємодія у ОСРЧ для 32 бітних мікроконтролерів.

Використання механізму сигналів для передачі повідомлень між потоками у операційній системі CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS). Використання сигналів у практичній  реалізації програмованих функціональних вузлів радіотехнічних систем.

Управління перериваннями у ОСРЧ. Документування програмної і апаратної складової функціональних вузлів на базі операційних сисем реального часу і віртуальних таймерів.

       Лекція 8. Елементи програмної синхронізації у ОСРЧ для 32 бітних мікроконтролерів.

 Використання семафорів для синхронізації у операційних системах  CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS). Розробка і налагодження програмованої радіотехнічної системи.

Документування програмної і апаратної частини радіотехнічної системи.

Лабораторні заняття

       Основним завданням циклу лабораторних занять є отримання досвіду самостійного розроблення програмної і апаратної частин радіотехнічних систем на основі 32 розрядних мікроконтролерів і операційних систем реального часу на прикладі CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS). Варіанти її документування.

       Дослідження інформаційних процесів в мікропроцесорних системах на основі RTOS.

З переліку лабораторних робіт обирається 7 лабораторних робіт і напрям технології на базі мікроконтролера.

       Лабораторна робота 1. Прототип системи реального часу на базі нескінченного циклу опитування (Polled loop system).

       Лабораторна робота 2. Дослідження програмних варіантів реалізації операційної системи на базі  нескінченного циклу опитування (Polled loop system).

       Лабораторна робота 3. Операційна система реального часу на основі переривань мікроконтролера.

       Лабораторна робота 4. Формування керованого широтно-імпульсного сигналу у режимі реального часу.

       Лабораторна робота 5. Дослідження програм на основі операційної системи реального часу CMSIS-RTOS ( RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS).

       Лабораторна робота 6. Створення багатопотокових програм у операційних системах реального часу.

       Лабораторна робота 7. Передача повідомлень і взаємодія між потоками з використанням сигналів.

       Лабораторна робота 8. Управління кроковим двигуном у системі реального часу.

       Лабораторна робота 9. Дослідження складної програми на основі багатопоточності операційної системи реального часу CMSIS-RTOS (RTOS  Arm Mbed OS5, FreeRTOS).

       Методика вивчення дисципліни базується на поступовому переході від простого до складного в процесі накопичення студентами відповідних знань, вмінь та навичок. В процесі захисту лабораторних робіт особлива увага приділяється вмінню студентів розробляти програмну і апаратну складові на основі ОСРЧ, налагоджувати її, оцінювати фактичний час затримки і управляти ним, проводити наукові дослідження.

6. Самостійна робота студента

На самостійну роботу студентів відводиться 80,6 годин. Самостійна робота передбачає вивчення лекційного матеріалу, підготовку до лабораторних занять роботи.

       В дисципліні передбачена модульна контрольна робота. Мета модульної контрольної роботи - оцінка знань та умінь студентів по завданням, які не входили у зміст лабораторних робіт. В модульну контрольної роботу входять три завдання:

       1. Розрахунок і розробка креслень апаратної складової.

       2. Розробка і налагодження програмної складової  на основі ОСРЧ і тестування її на налагоджувачі або на макеті.

       3. Аналіз і налагодження часових характеристик.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

-   відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу, у асинхронному варіанті навчання у особливі періоди дозволяється самостійне вивчення лекційного матеріалу;

-   на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом; відпрацьовує практичну частину на віртуальній машині або на практичних макетах; використовує гугл-диск для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної директорії гугл-диска для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР;

-   на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;

-   лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;

-   модульні контрольні роботи захищаються на лабораторних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;

-   заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів не більше 10.

                  Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

 -  студент отримує позитивну оцінку за результатами роботи у семестрі, якщо має підсумковий рейтинг за семестр не менш ніж 60 балів і виконав умови допуску, був присутній на заліку і не був видалений;

 -  якщо студент виконав умови допуску РСО і має підсумковий рейтинг за семестр менш  ніж 60 балів, або хоче підвищити оцінку, то він виконує залікову контрольну роботу або проходить залікову співбесіду, у день заліку;

 -  лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту, вихідного коду, що не містить помилок, вихідний код (проект) розміщується на GitHub, або іншій аналогічній системі, за узгодженням з викладачем у відкритому вигляді або приватно;

 -  модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях  із застосуванням всіх доступних матеріалів;

 -  заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів на більше 10.

                  Заохочувальні бали

- за виконання творчих робіт з кредитного модуля (наприклад, участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць тощо); за активну роботу на лекції (питання, доповнення, зауваження за темою лекції, коли лектор пропонує студентам задати свої питання) 1-2 бали, але в сумі не більше 10;

- презентації по СРС – від 1 до 5 балів.

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: експрес-опитування, опитування за темою заняття, МКР, тест.

       Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. У особливому періоді може не проводитися.

       Семестровий контроль проводиться у вигляді заліку.   Умовою допуску до семестрового контролю є рейтинг більше 30 балів.             Рейтингова оцінка з дисципліни RD формується як сума балів стартового рейтингу та екзаменаційного рейтингу. RD розраховується за 100 бальною шкалою. Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, які він отримує за:

Експрес-контроль з лабораторних занять. Контроль проводиться у вигляді контрольної роботи за темою лабораторного заняття. Виконання та захист 7 лабораторних робіт за вибором.

       Розрахунок балів і оцінювання для 2022 року

       Кількість лабораторних робіт  7, максимальна оцінка 10 балів за 1 ЛР. Відповідність балам оцінки за одну лабораторну роботу: задовільно 2,5; добре 5; дуже добре 7,5;  відмінно 10. 

Максимальна кількість балів за лабораторні роботи за поточний контроль 70 балів.

       Мінімальна кількість балів за лабораторні роботи за поточний контроль при умові, що всі лабораторні роботи виконані 30 балів.

       У тому випадку, коли здані всі лабораторні роботи і не набрано 30 балів надається студенту можливість за рахунок детального обговорення лабораторних робіт набрати додаткові бали. У загальній сумі не більше 30. За  МКР 2,5 бала, максимальна кількість 5 балів.

            При наборі додаткових балів у тому разі, коли не набрано з початку потрібна кількість балів до допуску, максимальна кількість балів за поточний контроль не може перевищувати 60 балів. Умова допуску  до заліку 30 балів, при умові, що захищені всі лабораторні роботи. 

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
Кількість балівОцінка
100-95Відмінно
94-85Дуже добре
84-75Добре
74-65Задовільно
64-60Достатньо
Менше 60Незадовільно
Не виконані умови допускуНе допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Під час вибору компонентів автори дотримувалися правила мінімальної потрібної кількості апаратного забезпечення. Курс передбачає активне використання стандартних бібліотек Cortex Microcontroller Software Interface Standard, що розробляються і розповсюджуються для програмування МК з архітектурою ARM.  Середовище розробки Keil  обрано з метою надбання навичок легкого переходу на МК інших виробників і більш досконалих архітектурних рішень.

Застосований підхід до розробки програм МК Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology (MIT)). Він передбачає використання для МК базових типових варіантів ПЗ:

–  програмну систему на основі нескінченних циклів опитування  (Polled Loop Systems);

–  програмну систему на базі  переривань МПС  (Interrupt Driven); 

–  операційної системи на основі багатозадачності (Multi-tasking) ядра ОСРЧ;

–  повноцінної операційної системи реального часу  (Full Featured RTOS).  У даному курсі реалізовані перші два варіанта архітектури програми МК.

У даному курсі розглянуті перші три типа ОСРЧ, що характерні для 32 розрядних мікроконтролерів.   

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

STM32F407G-DISC1



Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Катін П. Ю.;
Ухвалено кафедрою РТС (протокол № від )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)