minor Elektrotechniek tweede kwartaal (MCCA1T2/P2).

© Harry Broeders.

Deze pagina was bestemd voor Technische Informatica studenten van de THRijswijk die de minor Elektrotechniek volgden.

Inleiding.

Het tweede kwartaal van de minor Elektrotechniek voor studenten Technische Informatica bestaat uit het onderwijsdeel microprocessorbesturingen. Dit onderwijsdeel verschaft je inzicht in de toepassingsmogelijkheden van microcontrollers. Heel veel producten en systemen zijn tegenwoordig uitgerust met een of meerdere microcontrollers die deze producten en systemen besturen. Microcontrollers worden ook wel "embedded controllers" genoemd omdat de controller volledig in het produkt of systeem is opgenomen (je ziet er aan de buitenkant niets van). Het gebruik van een microcontroller in producten en systemen heeft (ten opzichte van een volledig hardwarematige besturing) de volgende voordelen:

Omdat de producten waarin een microcontroller kan worden opgenomen sterk variëren in complexiteit en kostprijs bestaan er een groot aantal verschillende soorten microcontrollers. In de Microcontroller FAQ (Frequently Asked Questions) worden de volgende toepassingen van microcontrollers genoemd:

Embedded processors and microcontrollers are frequently found in: appliances (microwave oven, refrigerators, television and VCRs, stereos), computers and computer equipment (laser printers, modems, disk drives), automobiles (engine control, diagnostics, climate control), environmental control (greenhouse, factory, home), instrumentation, aerospace, and thousands of other uses. In many items, more than one processor can be found. Microcontrollers are typically used where processing power isn't so important. Although some of you out there might find a microwave oven controlled by a Unix system an attractive idea, controlling a microwave oven is easily accomplished with the smallest of microcontrollers. On the other hand, if you're putting together a cruise missile to solve the problem of your neighbor's dog barking at 3 in the morning, you'll probably need to use processors with a bit more computing power. Embedded processors and microcontrollers are used extensively in robotics. A special application that microcontrollers are well suited for is data logging. Stick one of these chips out in the middle of a corn field or up in a ballon, and monitor and record environmental parameters (temperature, humidity, rain, etc). Small size, low power consumption, and flexibility make these devices ideal for unattended data monitoring and recording.

Microprocessoren worden zelfs al in sportschoenen toegepast!

Schoen met batterij, sensor, motor en microprocessor.
Adidas heeft een ´slimme´ loopschoen ontwikkeld die zich dankzij een ingebouwde computerchip aanpast aan de fysieke eigenschappen van de drager en het soort ondergrond. Als de loper vermoeid begint te worden, worden de demping en de ondersteuning groter. De fabrikant heeft drie jaar in het diepste geheim gewerkt aan een techniek die er voor zorgt dat de schoen zich gedurende de loop aanpast. De microprocessor berekent het juiste niveau van demping. Volgens Adidas is het ´s werelds eerste intelligente schoen. De wereld van het lange afstandlopen en -trainen zal hier ingrijpend door veranderen, aldus de fabrikant. Adidas verwacht de schoen in december op de markt te brengen voor ongeveer 250 euro.
Bron: Artikel uit de Telegraaf (2004).
Zie ook: http://www.adidas.com/campaigns/adidas_1/content/adidas_1.asp
Als je de schoen van Adidas een beetje "over the top" vindt dan moet je eens kijken naar Verb for Shoe. Die kan zelfs draadloos communiceren!

Het aantal microcontrollers dat wordt toegepast in embedded systems is veel groter (ongeveer 100x volgens dit artikel) dan het aantal microprocessors dat in desktop en laptop systemen wordt toegepast.

In dit onderwijsdeel maak je kennis met de 68HC11 microcontroller een populaire 8 bits microcontroller van van Freescale (voorheen de semiconductor devision van Motorola). (Zie: http://www.freescale.com/). We doen dit zoveel mogelijk aan de hand van concrete voorbeelden en opdrachten waarbij naast de software ook de hardware een belangrijke rol speelt. Met name de koppeling tussen de controller en zijn omgeving (de interface) krijgt de nodige aandacht. In het bijzonder de timer, de analoge interface en de puls accumulator. Ook het werken met interrupts komt aan de orde.

De embedded programmatuur wordt ontwikkeld in C of C++ met behulp van de GNU toolchain. Je zult leren hoe je C kunt gebruiken zonder onderliggend operating systeem en dus ook zonder run time environment. De programma's worden gedebugged in door de compiler gegenereerde assemblercode met behulp van het simulatieprogramma THRSim11. Natuurlijk zullen we de ontwikkelde programma's ook testen op een echt 68HC11 systeem. We gebruiken daarvoor de EVM (EValuation Module) van Motorola.

Globale leerdoelen.

Als je deze onderwijseenheid met een voldoende hebt afgesloten ben je in staat om:

Onderwijsvorm.

MCCA1 bestaat in het tweede kwartaal uit een theoriedeel MCCA1T2 (14 uur college) en een practicumdeel MCCAP2 (2 uur/week practicum). Beide delen worden verzorgd door Harry Broeders. Klik op de namen om een mailtje te sturen. MCCA1 omvat 6 CP's = 168 SBU's. Als we er vanuit gaan dat je in het eerste kwartaal al 2 CP = 56 uur aan MCCA1 hebt gewerkt dan moet je in het tweede kwartaal nog 112 uur aan MICB2 besteden. De toetsing vindt plaats in de toetsweek. Als we ervan uitgaan dat het maken en voorbereiden op de toets je ongeveer 14 uur kost dan moet je dus in 7 lesweken van dit kwartaal 14 uur/week aan het onderwijsdeel MCCA1 besteden! Vier uur in de week (2 uur theorie + 2 uur practicum) hebben wij al voor je gepland de overige 10 uur moet je zelf plannen! Op het practicum moet elke student 4 opdrachten uitvoeren. De eerste 3 opdrachten zijn voor iedereen gelijk en de laatste wordt door de docent toegewezen.

Toetsing en beoordeling.

Er worden voor deze onderwijseenheid drie deelresultaten vastgesteld. Het eerste resultaat, een cijfer (0..10) voor het tentamen MCCA1T1 heb je als het goed is al behaald. Het tweede resultaat (mondeling tentamen MCCA1T2) is ook een cijfer (1..10) en het derde resultaat (practicum MCCA1P2) is een O(nvoldoende) of V(oldoende). Het eindresultaat wordt dan het gemiddelde van de behaalde cijfers als het derde resultaat een V is en een 1 als het derde resultaat een O is. Bij het mondelinge tentamen MCCA1T2 mag je het studiemateriaal gebruiken. De mondelinge toetsing vindt plaats in week 8 van dit kwartaal (op donderdagmorgen 14 juni 2007 en vrijdagmorgen 15 juni 2007). Deze toets duurt ongeveer 25 minuten. De vragen zullen betrekking hebben op de door jou ingelevende programma's maar bedenk goed dat er ook algemene theorievragen gesteld kunnen worden.

De mondelinge tentamens zullen worden gehouden op donderdagmorgen 14 juni 2007 en vrijdagmorgen 15 juni 2007 in lokaal 419. Het rooster wordt via de mail verstuurd.

Het practicum MCCA1P2 wordt beoordeeld met Onvoldoende of Voldoende. Het practicum bestaat uit 4 opdrachten. Alle opdrachten worden afzonderlijk beoordeeld met een voldoende of onvoldoende aan de hand van:

Om het practicum met een voldoende af te sluiten moeten alle opdrachten voldoende zijn. Als je alle opdrachten hebt afgerond, uiterlijk de laatste lesdag van de laatste lesweek om 12:00 uur (vrijdag 8 juni 2007 voor 12:00 uur), moet je de programma's inleveren bij Harry Broeders.

De programma's moeten via email worden ingeleverd: Maak een zip bestand je_eigen_naam.zip. In dit bestand moeten alle programma's en bijgaande bestanden zijn opgenomen. Bij het uitpakken moet elk programma (met bijbehorende bestanden) in een apart directory komen. Voeg ook andere documenten die je hebt gemaakt (plan van aanpak en dergelijke) toe aan de zip file (eventueel ingescand en opgenomen in een Word document). Stuur de mail naar J.Z.M.broeders@hhs.nl.

Let op: Alle ingeleverde opgaven worden met elkaar vergeleken. Het inleveren van een programma van een ander wordt beschouwd als fraude (net zoals het spieken bij tentamens).

Wat gebeurt er als je niet op tijd bent met inleveren?

Als je niet op tijd bent met inleveren kun je niet meedoen met het mondeling tentamen op donderdagmorgen 14 juni 2007 of vrijdagmorgen 15 juni 2007. Omdat het dit semester de laatste keer is dat MCCA1T2/P2 wordt aangeboden is er dit semester een extra herkansing. Als je mee wilt doen aan deze herkansing dan moet je alle opdrachten hebben afgerond en ingeleverd voor woensdag 4 juli 12:00 bij Harry Broeders. De mondelinge herkansing wordt gehouden op vrijdag 6 juli 2007 in lokaal 419.

De mondelinge hertentamens zullen worden gehouden op vrijdagmorgen 6 juli 2007. Het rooster wordt via de mail verstuurd.

Als het je niet lukt om de opdrachten voor 4 juli af te ronden dan kun je contact opnemen met Harry Broeders om MCCA1T2/P2 alsnog (in het volgend studiejaar) af te ronden. Je krijgt dan een extra opdracht!

Studiemateriaal.

Practicumomgeving.

We maken op het practicum gebruik van de GNU toolchain voor de 68HC11, de GNU utilities for Win32, de SciTE programma editor, de 68HC11 simulator THRSim11 en de Motorola 68HC11 EVM.

Meer informatie over al deze tools:

Je kunt deze tools ook thuis installeren:

Practicumopdrachten.

Beschikbaar materiaal voor het practicum: