Obiettivi Formativi

Il corso di Embedded Systems si propone di fornire agli allievi i concetti di base della progettazione e dellanalisi dei sistemi embedded con particolare riguardo alle tecniche di programmazione dei microcontrollori. Lobiettivo formativo del corso è quello di fornire agli studenti una visione critica sulle principali problematiche riguardanti i sistemi embedded quali la presenza di requisiti real-time, i trade-off tra costi e prestazioni ed il consumo di potenza. Il corso ha un taglio pratico che permetterà agli studenti di realizzare prototipi di sistemi funzionanti mediante lapplicazione delle metodologie apprese durante le lezioni frontali.

Learning Goals

The Embedded Systems course aims to provide students with the basic concepts of design and analysis of embedded systems with particular regard to microcontroller programming techniques. The training objective of the course is to provide students with a critical view of the main problems concerning embedded systems such as the presence of real-time requirements, trade-off between costs and performance, and power consumption. The course has a practical approach that will allow students to create prototypes of functioning systems by applying the methods learned during the frontal lessons.

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esercitazioni in aula. Esercitazioni in laboratorio.

Teaching Methods

Frontal lessons. Classroom exercises. Laboratory exercises.

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze di reti logiche, elettronica di base, architettura dei calcolatori, programmazione assembly, programmazione C.

Prerequisites

Knowledge of logical networks, basic electronics, computer architecture, assembly programming, C programming are required.

Verifiche dell'apprendimento

Il corso prevede una prova orale atta a valutare il livello di apprendimento raggiunto. Inoltre, è richiesta una attività di progettazione (opzionale) sotto forma di realizzazione di un prototipo e di un elaborato scritto (tesina) da presentare e discutere il giorno della prova orale. L'argomento della tesina dovrà essere concordato con il docente.

Assessment

The course includes an oral test designed to assess the level of learning achieved. Furthermore, a design activity (optional) is required in the form of a prototype and a written paper to be presented and discussed on the day of the oral exam. The paper topic must be agreed with the teacher.

Programma del Corso

Introduzione ai sistemi embedded. Microprocessori e Microcontrollori. Le schede Arduino. Lambiente di sviluppo Arduino. Lutilizzo del linguaggio C per la programmazione dei sistemi embedded. La scheda Arduino Uno. Il microcontrollore Atmel ATmega 328p. Hardware Abstraction Layer (HAL). HAL Atmel. Lambiente Atmel Studio. Sensori analogici e digitali. Interfacciamento di sensori e attuatori. GPIO. Polling. La gestione degli Interrupt. I Timer. Uscite analogiche PWM. Protocolli di comunicazione. UART/USART. SPI. I2C. Accelerometri. Giroscopi. Magnetometri. Motori DC. Servo motori. Motori stepper.

Course Syllabus

Introduction to embedded systems. Microprocessors and microcontrollers. The Arduino boards. The Arduino development environment. The use of the C language for programming embedded systems. The Arduino Uno card. The Atmel ATmega 328p microcontroller. Hardware Abstraction Layer (HAL). HAL in Atmel. The Atmel Studio environment. Analog and digital sensors. Interfacing of sensors and actuators. GPIO. Polling. Interrupt management. The timers. PWM analogue outputs. Communication protocols. UART/USART. SPI. I2C. Accelerometers. Gyroscopes. Magnetometers. DC motors. Servo motors. Stepper motors.