Interfacetechnieken Studiehandleiding

Transcriptie

1 Interfacetechnieken Groep : ES2, ES3D Peter Bijl 1 September 2014

2 Inhoud 1 Inleiding Voorkennis Doelstellingen Beschrijving en beoordeling Hoofdfase voltijd Hoofdfase Deeltijd Specificatietabel Tentamen INT-T Specificatietabel Tentamen INT-T Beoordelingstabel practicum INT-EMC Beoordelingstabel practicum INT-Pr Leermiddelen Planning Studieplanning hoofdfase ES Theorie EMC practicum Interfacetechniek practicum Studieplanning hoofdfase deeltijd ES3D Theorie EMC practicum Interfacetechniek practicum Tentamenstof Oefentoetsen

3 1 Inleiding Het vak Interfacetechnieken' is grofweg in twee stukken te verdelen. Het 1 e deel is de interface, intern, tussen microprocessor en periferal of geheugen en alle facetten daarvan wat betreft timing en programmering. Het 2 e deel is de interface, extern, tussen periferals onderling of tussen periferal en apparaat, zoals veldbussen (CANBus), bussystemen (VMEbus, PCIbus) en systeembussen (USB, Zigbee en Bluetooth). 1.1 Voorkennis De verwachte voorkennis voor dit vak is kennis van de architectuur van een microprocessor / microcontroller, basis kennis digitale techniek, enige wiskundekennis en wat basis kennis van de elektronica, zoals het maken en vereenvoudigen van vervangingsschema s. 1.2 Doelstellingen De student kan - een delay berekening maken van een digitale schakeling, bij een opgaande en neergaande flank. - van een microprocessor/microcontroller: - signalen herkennen - tijdsdiagrammen begrijpen - samenhang van signalen - I/O kunnen aansluiten en programmeren: - synchroon en asynchroon geheugen - general purpose I/O - USART, SPI, TWI - Timer - interrupt controller - DMA - berekenen of aan alle timing eisen kan worden voldaan - weet waar rekening mee moet worden gehouden bij het ontwerpen van verbindingen tussen verschillende devices, wat betreft storingen, overspraak en reflecties. - is bekent met de functies, signalen en timing van: - Veldbussen: - CAN bus - Computerbussen: - VME bus - PCI bus - Systeembussen: - USB - Zigbee - Bluetooth - 3 -

4 2 Beschrijving en beoordeling 2.1 Hoofdfase voltijd Titel OWE Doelgroep Centrale beroepstaak (Beroeps) Producten Opleiding Studiepunten, Studielast Samenhang Ingangseisen m.b.t. (deel)tentamens Algemene omschrijving Competenties Beoordelingscriteria Indicatoren/ eisen aan de OWE Interfacetechnieken (INT) Tweedejaars ESE-studenten BT3: Hardware ontwerpen en testen n.v.t. 7,5 EC / 210 SBU Digitale techniek en Basiselektronica leveren de basiskennis voor Interfacetechnieken. De kennis van Interfacetechnieken kan worden ingezet bij Project 5. Digitale techniek en Basiselektronica gevolgd De student hanteert EMC-problematieken, diverse standaard bussystemen, storingsproblemen en timing van interfacesystemen. zie onderstaande beoordelingstabellen zie onderstaande beoordelingstabellen Tentaminering Toetscode Toetsnaam Toetsvorm Weging Grens INT-T1 Tentamen 1 schriftelijk INT-T2 Tentamen 2 schriftelijk INT-Pr Practicum uitgevoerde opdrachten INT-EMC EMC uitgevoerde opdrachten Compensatiemogelijkheden geen Frequentie (deel) tentamens 2 x per jaar Verplichte literatuur Het dictaat 'Interne Interfaces' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen De studiehandleiding 'Interfacetechnieken' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen Het dictaat 'Timing digitale schakelingen/delay berekening' P.C. Bijl, Hogeschool Arnhem en Nijmegen Aanbevolen literatuur Software Overig materiaal Activiteiten Werkvormen n.v.t. n.v.t. n.v.t. bijwonen van theorielessen deelnemen aan practica deelnemen aan de workshop EMC deelnemen aan de schriftelijke tentamens theorielessen practica workshop

5 Les- /Contacturen Onderwijsperiode Semester 2 Maximum aantal deelnemers 2 uur per week theorie 2 uur per week workshop EMC in blok 3 2 uur per week practicum Interfacetechnieken in blok 4 n.v.t. 2.2 Hoofdfase Deeltijd Titel OWE Doelgroep Les- /Contacturen Onderwijsperiode Semester 1 Interfacetechnieken (INT) Derdejaars ESE-deeltijdstudenten 2 uur per week theorie 2 uur per week workshop EMC voor 4 weken in blok 1 2 uur per week practicum Interfacetechnieken in blok 2 Zie Interfacetechnieken 2.3 Specificatietabel Tentamen INT-T1 Competenties op niveau 3 Indicatoren C2 De architectuur van het gewenste embedded system ontwerpen: opdelen in onderdelen en subfuncties van de benodigde hardware en software. C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om: digitale systemen; embedded software; interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software. 1. Kent de architectuur van een microcontroller en de interne interfaces tussen processor en I/O. 1. Kent de interrupt en DMA principes. 2. Kent verschillende I/O methoden. 3. Berekent de extra vertraging t.g.v. capacitieve belastingen. 4. Bepaalt of voldaan is aan timingeisen van de diverse componenten in een microprocessorinterface. 2.4 Specificatietabel Tentamen INT-T2 Competenties op niveau 3 Indicatoren C2 De architectuur van het gewenste embedded system ontwerpen: opdelen in onderdelen en subfuncties van de benodigde hardware en software. C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om: digitale systemen; embedded software; interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software. 1. Is bekend met de timing eisen en protocollen die worden gebruikt bij een aantal veldbussen zoals de CAN bus. 2. Is bekend met de timing eisen en protocollen die worden gebruikt bij een aantal computerbussen zoals; PCI, VME en Advanced/MicroTCA. 1. Bepaalt de grootte van reflecties en overspraak in een digitaal transmissiesysteem

6 2.5 Beoordelingstabel practicum INT-EMC Competenties op niveau 3 Indicatoren Score (gewicht) 1=onvoldoende 2=voldoende 3=goed C3 De benodigde hardware en software voor een embedded system ontwerpen en testen. Het gaat hierbij om: digitale systemen; embedded software; interfaces met gebruiker, fysieke omgeving en netwerken en tussen hardware en software. C5 Een bijdrage leveren aan het acceptatietraject door het geven van presentaties, demonstraties en het opleveren van documentatie. C7 Projectmatig werken: plan van aanpak maken, plannen, werkzaamheden afstemmen en rapporteren over de voortgang. 1. Doet proeven die duidelijk maken wat overspraak is en hoe deze te verminderen. 2. Doet proeven die duidelijk maken wat aardstoring is en hoe deze te verminderen. 3. Doet proeven die storingen op printbanen laat zien en hoe deze te verminderen. 4. Doet proeven met betrekking tot koppelfactoren in verschillende soorten kabels. 5. Punten 1..4 toepassen bij het ontwerpen van een PCB, als mede rekening houden met de application notes van de gebruikte componenten. 1. De student demonstreert de uitwerking van de opdrachten aan de docent. 2. De opdrachten worden gedocumenteerd opgeleverd. 1. De student houdt zich aan de opgegeven inlevertermijnen uit de projecthandleiding. INT-EMC 1.. (1) 2.. (1) 3.. (1) 4.. (1) 5.. (1) 1.. (1) 2.. (1) 1.. (1) 2.6 Beoordelingstabel practicum INT-Pr Competenties op niveau 3 Indicatoren Score (gewicht) 1=onvoldoende 2=voldoende 3=goed C4 De ontwikkelde hardware en software voor een embedded system integreren en testen. C5 Een bijdrage leveren aan het acceptatietraject door het geven van presentaties, demonstraties en het opleveren van documentatie. C7 Projectmatig werken: plan van aanpak maken, plannen, werkzaamheden afstemmen en rapporteren over de voortgang. 1. Er wordt een systeem ontworpen en geïmplementeerd die gebruik maakt van een in de theorie behandelde interface. 1. De student demonstreert de uitwerking van de opdrachten aan de docent. 2. De opdrachten worden gedocumenteerd opgeleverd. 1. De student houdt zich aan de opgegeven inlevertermijnen uit de projecthandleiding. INT-Pr 1.. (1) 1.. (1) 2.. (1) 1.. (1) - 6 -

7 3 Leermiddelen De volgende leermiddelen worden gebruikt en zijn terug te vinden op Scholar : - Dictaat timing digitale schakelingen / delay berekenen. - Dictaat Storingen / overspraak en reflecties. - Dictaat Interne Interfaces (Met de Atmel AT91SAM7SExx microcontroller). - Dictaat Transmissielijnen. - Dictaat Bussystemen. 4 Planning 4.1 Studieplanning hoofdfase ES Theorie Week reader/dictaat timing digitale schakelingen / delay 6 berekenen Beschrijving Intro / Timing digitale schakelingen / delay berekenen Bussystemen, Architectuur Atmel AT91SAM7SExx 7 Dictaat Interne Interfaces microcontroller en de ARM7TDMI processor. Timing aspecten van de ARM7 processor core. Adres timing en data timing van ARM7 processor. Timing aspecten mbt het aansluiten van een SRAM op 8 Dictaat Interne Interfaces de Atmel microcontroller. Interrupts, algemeen en toegepast op de ARM7 processor en Atmel microcontroller (AIC) 9 Dictaat Interne Interfaces DMA, algemeen en toegepast op de Atmel microcontroller(pdc). 11 Dictaat Interne Interfaces 12 Dictaat Interne Interfaces Seriele I/O devices, USART, SPI TWI (I2C) 13 Dictaat Interne Interfaces Parrallele IO en Timer/counters toegepast op de Atmel microcontroller 14 Herhaling / uitloop 16 Dictaat Transmissielijnen Intro / Reflecties 17 Dictaat Transmissielijnen Reflecties 19 Dictaat Bussystemen Veldbussen / CAN bus 20 Dictaat Bussystemen Computerbussen / VME bus 21 Dictaat Bussystemen VME / PCI bus 22 Dictaat Bussystemen PCI Bus / Systeembussen, USB 23 Dictaat Bussystemen USB / Zigbee / Bluetooth 24 Herhaling / uitloop EMC practicum Tijdens dit practicum worden een aantal EMC proefjes gedaan en de conclusies uit deze proefjes gebruikt om een EMC verantwoorde print-ontwerp te ontwikkelen

8 Week Beschrijving 6 CE en EMC introductie EMC proeven uitvoeren. (in groepjes van max. 3 personen) 8-10 Print-ontwerp maken waarbij rekening wordt gehouden met de geleerde EMC regels (Individueel) Interfacetechniek practicum Een interface ontwerp maken (software/hardware) van een van de volgende interfaces; CAN, I2C, SPI, eigen idee. Er moet zoveel mogelijk gebruik worden van interrupts en DMA. Week Beschrijving 16 Introductie Interface maken 24 Producten opleveren 4.2 Studieplanning hoofdfase deeltijd ES3D Theorie Week reader/dictaat timing digitale schakelingen / delay 36 berekenen Beschrijving Intro / Timing digitale schakelingen / delay berekenen Bussystemen, Architectuur Atmel AT91SAM7SExx 37 Dictaat Interne Interfaces microcontroller en de ARM7TDMI processor. Timing aspecten van de ARM7 processor core. Adres timing en data timing van ARM7 processor. Timing aspecten mbt het aansluiten van een SRAM op 38 Dictaat Interne Interfaces de Atmel microcontroller. Interrupts, algemeen en toegepast op de ARM7 processor en Atmel microcontroller (AIC) 39 Dictaat Interne Interfaces DMA, algemeen en toegepast op de Atmel microcontroller(pdc). 40 Dictaat Interne Interfaces 41 Dictaat Interne Interfaces Seriele I/O devices, USART, SPI TWI (I2C) 42 Dictaat Interne Interfaces Parrallele IO en Timer/counters toegepast op de Atmel microcontroller 44 Herhaling / uitloop 46 Dictaat Transmissielijnen Intro / Reflecties 47 Dictaat Transmissielijnen Reflecties 48 Dictaat Bussystemen Veldbussen / CAN bus 49 Dictaat Bussystemen Computerbussen / VME bus 50 Dictaat Bussystemen VME bus / PCI bus 51 Dictaat Bussystemen PCI Bus 2 Dictaat Bussystemen AdvancedTCA en MicroTCA - 8 -

9 Week reader/dictaat Beschrijving 3 Herhaling / uitloop EMC practicum Tijdens dit practicum worden een aantal EMC proefjes gedaan en de conclusies uit deze proefjes gebruikt om een EMC verantwoorde print-ontwerp te ontwikkelen. Week Beschrijving 36 CE en EMC introductie 37 EMC proeven uitvoeren. Print-ontwerp maken waarbij rekening wordt gehouden met de geleerde EMC regels Interfacetechniek practicum Een presentatie over een (zelf te kiezen) interface maken en presenteren in klas. Dit mag in groepjes van max. 3 personen. Week Beschrijving 46 Presentatie planning door geven Presentaties houden. 5 Tentamenstof De leerstof voor het tentamen bestaat uit alle behandelde stof in les, deze is terug te vinden in de planning. De tentamenstof geldt voor alle studenten, dus voor voltijd en deel-tijd. Dit geldt ook voor de specificatietabel en de beoordelingstabel (zie hoofdstuk 2). Voor de data van tentamens en herkansingen wordt verwezen naar het tentamenrooster op insite. 6 Oefentoetsen Zijn terug te vinden op Scholar

10 In deze onderwijspublicatie is géén auteursrechtelijk beschermd werk opgenomen