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Praktikum: Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren

Praktikum: Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren
Typ: Praktikum Links:
Lehrstuhl: Institut für Industrielle Informationstechnik (IIIT)
Semester: Wintersemester
Ort:

Geb. 11.10, Raum 110

Dozent:

Dostert, Kaiser

SWS: 4
ECTS: 6
LVNr.: 23135
Prüfung:

schriftlich, 17.02.2016, 08:00-10:00 Uhr, Neuer Chemie-Hörsaal

Bitte beachten Sie, dass das Praktikum Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren im WS 2015/2016 zum letzten Mal durchgeführt wurde und zukünftig nicht mehr angeboten wird.

 

Im Rahmen dieses Praktikums werden Aufgabenstellungen der Signalverarbeitung bearbeitet, die typischerweise mit Mikrocontrollern, digitalen Signalprozessoren oder programmierbaren Hardwarekomponenten (FPGAs) gelöst werden können. Ziel ist es, einen Überblick über verschiedene Prozessoren, deren Architektur und OnChip Peripherie zu bekommen, um die Eignung eines Prozessors für ein bestimmtes Projekt besser abschätzen zu können. Darüber hinaus sollen durch die Möglichkeit der direkten Implementierung auf einer entsprechenden Hardware-Plattform grundlegende Erfahrungen der Echtzeitprogrammierung in C, Assembler, und VHDL sowie deren Umsetzung gesammelt werden. Seit dem Wintersemester 2003/2004 wurde das Praktikum um einen Versuch, indem ein System zur digitalen Datenübertragung in Matlab/Simulink bearbeitet werden soll, ergänzt.

Das Praktikum baut im Wesentlichen auf dem Stoff der Vorlesung Integrierte Signalverarbeitungssysteme (ISVS) auf. Des Weiteren sind Vorkenntnisse aus den Kernfächern Signale und Systeme, Messtechnik und Nachrichtenübertragung von Vorteil. Da allerdings Grundlegendes in den Versuchsunterlagen herausgearbeitet wird, ist eine Teilnahme am Praktikum auch ohne die Absolvierung der Vorlesung ISVS bzw. der genannten Kernfächer möglich.

Das Praktikum umfasst im Wintersemester 2015/2016 sechs Versuche, welche in Gruppen zu je drei Studenten bearbeitet werden. Es stehen je Versuch zwei Praktikumsplätze zur Verfügung, d. h., es können maximal 36 Teilnehmer aufgenommen werden.

Aktuelles

Die Ergebnisse der Klausur vom 17. Februar sind online verfügbar , sowie am schwarzen Brett des Instituts (Geb. 06.35) einsehbar Die Klausureinsicht findet am 7. April zwischen 15 Uhr und 16 Uhr im Seminarraum des Instituts statt.

Allgemeine Informationen

  • Es besteht eine Anwesenheitspflicht für alle sechs Versuche.
  • Vor jedem Versuch müssen die Vorbereitungsaufgaben gelöst werden. Diese werden während des jeweiligen Versuchs abgefragt.
  • Die Programmieraufgaben werden während des Versuchs gelöst. Abschreiben ist nicht zulässig.
  • Pro Versuch hat jede Gruppe ein Protokoll anzufertigen. Diese beinhalten die Lösungen der Vorbereitungs- sowie der Versuchsaufgaben. Die Protokolle sind spätestens 14 Tage nach der Durchführung des jeweiligen Versuches in Papierform beim Betreuer oder im Sekretariat des IIIT abzugeben. Handschriftliche Protokolle werden nicht bewertet. Pro Protokoll sind maximal 8 Punkte zu erreichen. Somit sind für alle Protokolle insgesamt maximal 48 Punkte zu erreichen.
  • Aus den Bewertungen der Protokolle sowie der Klausur ergibt sich die Endnote.

Inhaltsübersicht

Das Praktikum umfasst 6 Versuche aus folgenden Themengebieten:
  • 2 Versuche (V1 und V2) über Mikrocontroller-Systeme in Echtzeit-Anwendungen  (Embedded Real Time Systems)
  • 1 Versuch (V3) zur Simulation eines Systems zur digitalen Datenübertragung bestehend aus Sender, Kanal und Empfänger
  • 1 Versuch (V4) zu Entwurf und Implementierung digitaler Signalverarbeitungsfunktionen auf einem FPGA
  • 2 Versuche (V5 und V6) mit digitalen Signalprozessoren (DSP OMAP-L138) 
    - Signalverarbeitung in der Meßtechnik bewegter Systeme 
    (z.B. Drehzahlmessung, Unwuchtsbestimmung rotierender Massen) 
    - Signalverarbeitung und -filterung für Audio-Anwendungen 
    (z.B. Echoerzeugung, Störtonauslöschung)

Unterlagen und Literatur

Versuchsbegleitende Unterlagen:

 Block  Unterlagen
 
 Weiterführende Literatur:
Block 1
V1 + V2

V1 Drehzahlmessung 
V2 Frequenzsynthese 

  • Software für Versuch 1 und 2: http://www.keil.com/demo/download.asp  -> ARM Evaluation Software
  • Datenblatt des Mikrocontrollers ADuC7026 für Versuch 1 und 2: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADuC7019_20_21_22_24_25_26_27_28_29.pdf
  • Quartus® II Software für Versuch 6: https://www.altera.com/support/software/download/sof-download_center.html
  • Kiencke, Eger: Messtechnik. Springer Verlag, 6. Auflage, 2005. ISBN 3540243100
  • Kammeyer, Kroschel. Digitale Signalverarbeitung. Teubner, Stuttgart, 5. Auflage, 2002
  • Ingle, Proakis: Digital Signal Processing Using Matlab, 1999. ISBN 0534371744
  • William Hohl: ARM Assembly Language Fundamentals and Techniques.CRC Press, 2009. ISBN 978-1-4398-0610-4
  • Peter Urbanek: Mikrocomputertechnik. B.G. Teubner, Stuttgart, 1999. ISBN: 3519062623
  • Uwe Brinkschulte, Theo Ungerer: Mikrocontroller und Mikroprozessoren. Springer, 2002, ISBN: 3540430954
  • John F. Wakerly: Digital Design. Prentice Hall, third Edition, 1999. ISBN: 0130898961
  • J. Bhasker: A VHDL Primer. Prentice Hall, 2001. ISBN 0130965758
  • J. Reichardt/B. Schwarz: VHDL-Synthese. Oldenbourg-Verlag, 2000. ISBN: 3-486-25128-7
Block 2
V3 + V4

V3 Simulation Matlab 
V4 Filter FPGA 

Block 3
V5 + V6

V5 Audiosignalverarbeitung OMAPL138 
V5V6 C674x 
V6 Unwuchtschätzung 

Zusätzliches Material: ZV ARM Assembly comments 
ZV Datasheet ADuC7026 
ZV Datasheet SCfilter 
ZV Klausurergebnis 
ZV Protokoll Deckblatt 
ZV Terminplan WS1516 
ZV Tutorial C uC 
ZV Tutorial Keil µVision - Logic Analyzer 
ZV Vorbesprechung 

Anmeldung

 Zur Anmeldung ist folgendes zu beachten (gilt für Bachelor- und Masterstudiengang):
  • Bei der Anmeldung ist persönliches Erscheinen erforderlich
  • Die Zulassungsbescheinigung ist abzugeben. Bachelorstudenten erhalten diese im BPA-Sekretariat (Geb. 30.33, Zimmer 110), für Masterstudenten wird die Bescheinigung im MPA-Sekretariat (Geb. 30.36, Zimmer 208) ausgestellt.
  • Studentenausweis und Studienbescheinigung (Wintersemester 2015/16 immatrikuliert und nicht beurlaubt) mitbringen.
  • Zwei Anmeldungstermine sind verfügbar: 08.10.2015, 08:00-10:00 Uhr bzw. 20.10.2015, 15:00-16:00 Uhr, im Seminarraum 120, Geb. 06.35, Westhochschule.
  • Maximale Teilnehmerzahl: 36

Termine

Das Praktikum "Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren" wird jeweils im Wintersemester angeboten. Es werden dabei 6 Versuche bearbeitet, wobei die Gruppenaufteilung derart erfolgt, dass möglichst nur zwei Versuchsnachmittage pro Monat zu belegen sind.

Die Versuche finden dienstags und donnerstags, jeweils nachmittags statt, beginnend in der 2. Novemberwoche. Das Praktikum wird auf dem Hauptcampus, Gebäude 11.10 im Raum 110 durchgeführt. Die einmalige Vorbesprechung findet am 22.10.2015, 15:00-16:00 Uhr an der Westhochschule im Seminarraum 120 des Gebäudes 06.35 statt.

Klausur

Die Prüfung ist schriftlich. Die Anmeldung zur Klausur erfolgt automatisch durch die Teilnahme an den Praktikumsversuchen. Die Klausuraufgaben basieren dabei auf den ausgegeben Versuchsunterlagen. Als Hilfsmittel sind lediglich Schreibzeug sowie ein Taschenrechner (mit zuvor gelöschtem Speicher) zugelassen. Die Verwendung von eigenem Papier während der Klausur ist untersagt. Die Bearbeitungszeit beträgt zwei Stunden. Der genaue Termin wird auf dieser Seite bekannt gegeben.

 

Wichtiger Hinweis:  Bitte beachten Sie, dass lt. unserer Prüfungsordnung die Wiederholungsprüfung spätestens im übernächsten Semester abgelegt sein muss.

Bewertung

Die Note des Praktikums setzt sich je zur Hälfte aus dem Ergebnis der Klausur und der Bewertung der abgegebenen Protokolle zusammen. Die Protokolle der Versuche sind dabei spätestens 2 Wochen nach der Durchführung des jeweiligen Versuches abzugeben.

Ergebnisse