• Ing. Jakob Czekansky

• Ing. Jakob Czekansky
• Prof. Dr.-Ing. Nina Rudigkeit

• Informatik (B.Sc. 2010)
  • Digitaltechnik (II1001)
• Ingenieur-Informatik (B.Sc. 2010)
  • Digitaltechnik (II1001)

Das Modul vermittelt grundlegende Konzepte zur Architektur und Programmierung von Mikroprozessoren. Die Themen umfassen u.a. Ein-/Ausgabeschnittstellen, Speicher und Interrupt-Systeme. Die praktischen Übungen fördern hierbei das Verständnis von Mikroprozessor-basierten Systemen.

Den Studierenden sollen fundierte Kenntnisse vermittelt werden über

• Rechnerarchitekturen und die Arbeitsweise moderner Prozessoren,
• den Aufbau einer CPU, insbesondere die ALU, Register, Businterface und Flags,
• Befehlssätze konkreter Architekturen, Assembler-Programmierung,
• Grundlagen der systemnahen Programmierung in C,
• Bitoperationen,
• Strukturierung und Dokumentation von Quellcode für Mikroprozessorsysteme,
• Mikrocontroller und deren Peripherie,
• Digitale Ein- und Ausgaben,
• Interrupts und Interrupt-Service-Routinen,
• Zähler- und Zeitgebereinheiten (Timer/Counter),
• Pulsweitenmodulation,
• die Wandlung und Verarbeitung analoger Signale (ADC),
• die Wandlung und Verarbeitung digitaler Signale (DAC),
• die serielle Datenübertragung und Bussysteme (UART, I ?C, SPI),
• verschiedene Speicherbausteine,
• die Programmierung von Mikrocontroller-Anwendungen,
• Varianten des C-Standards.

Fachkompetenzen

• Die Studierenden können die Architektur und Funktionsweise von mikroprozessorbasierten Systemen benennen und erklären sowie basierend auf fundiertem fachlichem Grundlagenwissen beschreiben.
• Sie können die wichtigsten Grundbegriffe im Kontext von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern definieren und deren Funktionsweise beschreiben.
• Sie können den Aufbau und die Funktion von Speicher- und Ein-/Ausgabesystemen erklären und beschreiben. Sie sind mit den Grundlagen verschiedener Standardschnittstellen vertraut. Darüber hinaus sind sie in der Lage, die Qualität von Implementierungen anhand verschiedener Bewertungskriterien zu beurteilen.
• Sie können geeignete Instrumente zur Problemlösung im Bereich der Eingebetteten Systeme auswählen und Software für einfache Mikrocontrollersysteme entwerfen.
• Sie können verschiedene Eingebettete Systeme mit eigenen Worten beschreiben und Programme auf hardwarenahen Abstraktionsebenen diskutieren und entwickeln.

Methodenkompetenzen (fachlich & überfachlich)

• Die Studierenden können gängige Methoden und Tools/Sprachen für die Lösung von Aufgabenstellungen im Bereich der Mikroprozessortechnik einsetzen.
• Sie können vorhandenes Wissen auf neue / spezifische Problemstellungen in Eingebetteten Systemen anwenden.
• Sie können in einem vorgegebenen Zeitrahmen Ergebnisse erarbeiten und diese präsentieren.
• Sie können geeignete Strategien auswählen und gestalten, um die Übungsaufgaben im Praktikum zu bearbeiten.

Sozialkompetenzen

• Die Studierenden können in Gruppen kooperativ und effektiv Lösungen für Problemstellungen im Bereich der Mikrocontrollerprogrammierung entwickeln.
• Sie können den eigenen Standpunkt mit fundierten theoriegestützten Argumenten in Diskussionen überzeugend vertreten.
• Sie können sich gegenseitig mit ihrem individuellen Vorwissen unterstützen und die ihnen gestellten Aufgaben in konstruktiver Zusammenarbeit lösen. Dabei können sie über Lösungswege diskutieren und gemeinsam ihre jeweiligen Fragestellungen unter Zuhilfenahme der Lehrmaterialien klären.
• Sie können in- und außerhalb der Veranstaltung über Lösungswege diskutieren und gemeinsam ihre jeweiligen Fragestellungen unter Zuhilfenahme der Lehrmaterialien und weiterführender Literatur klären.
• Sie können die Lösungen von Übungsaufgaben vortragen, diese erläutern und Fragen der Mitstudierenden beantworten.

Selbstkompetenzen

• Die Studierenden können sich selbstständig neues Wissen zu Eingebetteten Systemen aneignen.
• Sie können ihren Lernprozess den individuellen Ressourcen entsprechend sinnvoll planen und strukturieren und sich die Lerninhalte selbstständig erarbeiten.
• Sie können eigenständig, selbstmotiviert und kritisch denkend Lösungsansätze für einfache bis mittelschwere Problemstellungen im Bereich der Mikrocontrollerprogrammierung entwickeln.
• Sie können die Bedeutung von Mikrocontrollern und Eingebetteten Systemen im Allgemeinen für ihre eigene zukünftige berufliche Tätigkeit einordnen.
• Sie können die eigene Arbeit verantwortungsvoll organisieren und selbständig durchführen, so dass die Ergebnisse plan- und anforderungsgemäß vorliegen.

• 6 CrP
• Arbeitsaufwand 180 Std.
• Präsenzzeit 60 Std.
• Selbststudium 120 Std.

• 6 SWS
• Vorlesung 4 SWS
• Praktikum 2 SWS

• Informatik (B.Sc. 2010)
• Ingenieur-Informatik (B.Sc. 2010) - 3. Semester

Ja

Bonuspunkte werden gemäß § 9 (4) der Allgemeinen Bestimmungen vergeben. Art und Weise der Zusatzleistungen wird den Studierenden zu Veranstaltungsbeginn rechtzeitig und in geeigneter Art und Weise mitgeteilt.

Prüfungsvorleistung: Regelmäßige Teilnahme am Praktikum (mindestens 80% der Zeit)

Prüfungsleistung: Praktikumsleistung und Klausur mit offenen und/oder Antwort-Wahl-Fragen (zusammen 100%)

(Anteil des Antwort-Wahl-Verfahrens wird den Studierenden rechtzeitig und in geeigneter Art und Weise bekannt gegeben.)

• Informatik (B.Sc. 2010)
  • Praktikum Eingebettete Systeme (II1006)
  • Simulationsmethoden zur Entwicklung von Eingebetteten Systemen (II2024)
• Ingenieur-Informatik (B.Sc. 2010)
  • Praktikum Eingebettete Systeme (II1006)
  • Simulationsmethoden zur Entwicklung von Eingebetteten Systemen (II2024)

• Tanenbaum, A.; Austin, T.: Rechnerarchitektur. Von der digitalen Logik zum Parallelrechner. Pearson.
• Beierlein, T.; Hagenbruch, O.: Taschenbuch Mikroprozessortechnik. Fachbuchverlag Leipzig.
• Flik, T.: Mikroprozessortechnik und Rechnerstrukturen. Springer.
• Wüst, K: Mikroprozessortechnik. Grundlagen, Architekturen, Schaltungstechnik und Betrieb von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern. Springer.