Embedded Systems
Er komen steeds meer configureerbare system-on-chips op de markt, waarin een microcontroller geïntegreerd wordt met een stuk programmeerbare hardware (FPGA). In deze minor leer je hoe je deze complexe chips kunt programmeren en configureren zodat je ze toe kunt passen in een embedded systeem en op deze manier een totaal geïntegreerde oplossing voor een high-performance en/of real-time toepassing kunt realiseren. Mogelijke toepassingsgebieden zijn de energietransitie (bijv. smart-grids), zorgtechnologie (bijv. monitoring van patiënten) en sensornetwerken in het IoT (Internet of Things). Ook volg je een project waarbij je een embedded systeem ontwikkelt in opdracht van een extern bedrijf of universiteit.
Embedded systems zijn vaak verborgen componenten, maar desalniettemin zijn deze systemen niet meer weg te denken uit het leven van de mens. In de regio Rotterdam vind je deze systemen in de offshore, petrochemie, zorg en in smart city en IoT-toepassingen. Enkele relatief nieuwe ontwikkelingen waarin de embedded systems de hoofdrol spelen zijn:
- draadloze sensornetwerken in het IoT (Internet of Things);
- autonome en zelflerende systemen;
- smart grids.
Er komen steeds meer configureerbare system-on-chips op de markt, waarin een microcontroller geïntegreerd wordt met een stuk programmeerbare hardware (FPGA). In deze minor leer je hoe je deze complexe chips kunt programmeren en configureren zodat je ze toe kunt passen in een embedded systeem en op deze manier een totaal geïntegreerde oplossing voor een high-performance en/of real-time toepassing kunt realiseren. Ook volg je een project waarbij een embedded system ontwikkeld gaat worden in opdracht van een extern bedrijf of universiteit.
ProgrammaHWP01 – Hardware Programming
- Wanneer: kwartaal 1
- Lesvorm: theorie + practicum
- Toetsvorm: practicum en eindopdracht
- ECTS: 3
- Contacturen: 8 x 4 uur = 32 uur
In deze cursus maak je kennis met de hardwarebeschrijvingstaal VHDL. Met VHDL kun je op abstracte wijze een digitale schakeling vastleggen. Door deze schakeling te synthetiseren naar standard logic kan deze in een FPGA (Field Programmable Gate Array) gerealiseerd worden.
RTS10 – Real-Time Systemen
- Wanneer: kwartaal 1
- Lesvorm: theorie + practicum
- Toetsvorm: maken van opdrachten en verslag
- ECTS: 6
- Contacturen: 8 x 5 uur = 40 uur
In deze cursus wordt kennis gemaakt met enkele concepten binnen de computerarchitectuur. Op een ARM platform wordt bekeken hoe deze concepten in de praktijk toegepast kunnen worden. Ook krijg je een introductie in verschillende softwarematige scheduling mogelijkheden en een basis voor het gebruik van een Real-Time OS. Je leert hoe je kunt bewijzen dat een real-time systeem zijn deadlines haalt. Tot slot krijg je een introductie in het gebruik van Rust in embedded systems.
CSC10 – Configurable System-on-Chip
- Wanneer: kwartaal 2
- Lesvorm: theorie + practicum
- Toetsvorm: praktische opdracht en verslag
- ECTS: 6
- Contacturen: circa 8 x 5 uur = 40 uur
In deze cursus zullen de opgedane kennis en vaardigheden uit kwartaal 1 worden toegepast op een SoC development board. De SoC bestaat uit een FPGA en een dual-core ARM CPU. Je zult een real-time OS draaien op een softcore in de FPGA, koppelen aan eigen hardware blokken voor een high-performance toepassing en de softcore laten samenwerken met de ARM CPU voor een toepassing in Linux.
EEP71 - Electrical Engineering Project
- Wanneer: kwartaal 1 + kwartaal 2
- Lesvorm: projectbegeleiding
- Toetsvorm: assessment
- ECTS: 15
- Contacturen: 20 x 1 uur = 20 uur
Tijdens dit project zul je in samenwerking met andere studenten opdrachten oplossen uit het bedrijfsleven. Bedrijven en universiteiten sturen opdrachten die door multidisciplinaire teams opgelost kunnen worden.
Leerdoelen
- Ontwerpen van real-time systemen.
- Een grondige kennis opdoen op het gebied van microcontrollers en processorarchitectuur.
- Een digitaal systeem kunnen realiseren m.b.v. een FPGA d.m.v. de hardwarebeschrijvingstaal VHDL.
- Een real-time embedded systeem kunnen opbouwen m.b.v. een configureerbare system-on-chip waarin een hardcore microcontroller gecombineerd wordt met een softcore microcontroller en een zelf ontworpen digitale schakeling.
Ingangseisen
De minor is primair bedoeld als verdiepende minor voor de studenten Elektrotechniek en Technische Informatica. Studenten Technische Informatica zijn direct toelaatbaar; studenten van andere technische opleidingen zijn toelaatbaar bij toestemming van de eigen opleiding en op voorwaarde dat er een intakegesprek plaatsgevonden heeft. Voor de Elektrotechniek studenten is het noodzakelijk dat de stage is afgerond en EMS20 behaald is.
Literatuur
- Circuit design and simulation with VHDL - Volnei A. Pedroni, ISBN 978-0-262-01433-5.
Rooster
Wordt bekend gemaakt voor start minor. CSC10 en RTS10 worden grotendeels online gegegeven.
Toetsing
Hierboven in het programma vind je ook de toetsing.
Aanvullende informatie
Aanvullende informatie:
Tijdens de duur van minor krijg je een FPGA bord in bruikleen zodat je thuis aan de opdrachten kunt werken. Een deel van de lessen zal online plaatsvinden.