Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Microcontroladors i Sistemes Empotrats

Codi de l'assignatura: 362137

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Jose Bosch Estrada

Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

75

 

-  Teoria

Presencial i no presencial

 

30

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial i no presencial

 

45

Aprenentatge autònom

75

 

 

Recomanacions

 

Per als alumnes d’Enginyeria Electrònica i Telecomunicacions: es recomana haver cursat i aprovat les assignatures de Disseny Digital Bàsic, Sistemes Digitals i Estructura de Processadors, i Sistemes Basats en Processadors.

Per als alumnes del grau d’Enginyeria Informàtica: es recomana haver cursat i aprovat les assignatures de Disseny Digital i Estructura de Computadors.

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat d'analitzar, valorar i prendre decisions tecnològiques d'acord amb criteris de cost, qualitat, seguretat, impacte social, sostenibilitat, temps i respecte als principis ètics de la professió (instrumental).

   -

Habilitat per treballar de manera autònoma (personal).

   -

Capacitat per utilitzar eines informàtiques de recerca de recursos bibliogràfics o d'informació relacionada amb les telecomunicacions i l'electrònica (personal).

   -

Capacitat d'iniciativa, esperit emprenedor i lideratge (sistèmica).

   -

Capacitat de treballar en un entorn multilingüe i de comunicar i transmetre (de manera oral i escrita) coneixements, procediments, resultats, habilitats i destreses en llengua nativa i estrangera.

   -

Capacitat de treball en equip o en un grup multidisciplinari (personal).

   -

Capacitat d'aplicar tècniques d'optimització dels dispositius i sistemes electrònics per a la minimització del seu consum de potència amb criteris de sostenibilitat.

   -

Capacitat de dissenyar dispositius i sistemes destinats a cobrir les necessitats en tecnologia de la informació en un entorn empresarial. Establir metodologies de gestió dels sistemes esmentats.

   -

Capacitat per concebre, dissenyar i produir equips i sistemes electrònics especialment dedicats a l'electrònica de consum i a les tecnologies de la informació i les comunicacions. Particularment, integrar algoritmes de processament d'informació al maquinari adequat.

   -

Capacitat d'enfocament del disseny dels productes d'una manera sistèmica. Triar de manera òptima quines parts de l'aplicació requereixen una solució de maquinari o programari, saber integrar adequadament les dues parts per al producte acabat i ser capaç de desenvolupar, si escau, la interfície que permeti la integració en arquitectures més complexes.

   -

Comprensió de la interacció de l'electrònica amb altres àrees de coneixement (no només telecomunicació o informàtica, sinó també automoció, medicina, aeronàutica...) i ser capaç de col·laborar eficaçment en equips multidisciplinaris, coneixent els principis de les tecnologies amb què es complementa i proposant millores en la funcionalitat dels sistemes electrònics i innovacions que permetin la fabricació de sistemes més reduïts, més potents, més econòmics i més sostenibles.

   -

Formació científica i tecnològica sobre materials, components i sistemes electrònics i fotònics per a l'exercici professional en el disseny i desenvolupament de sistemes electrònics de mesura, control i comunicació, en totes aquelles activitats que la societat i el coneixement científic ho demanin.

   -

Capacitat per concebre, dissenyar i produir equips i sistemes electrònics especialment dedicats a l'electrònica de consum i a les tecnologies de la informació i les comunicacions. Particularment, desenvolupar el maquinari necessari que permeti captar, adaptar, digitalitzar i processar senyals de diferents característiques.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

  • Saber l’àmbit d’aplicació dels sistemes encastats.

 

  • Conèixer els recursos de què es disposa amb un sistema encastat en l’entrada i la sortida de la informació i saber com gestionar-ho.

 

  • Saber què significa sistema en temps real en cada situació o aplicació.

 

  • Saber per a què serveixen els temporitzadors, les interrupcions i la transferència DMA.

 

  • Saber dissenyar sistemes amb dispositius que es connectin mitjançant busos sèrie segons l’àmbit d’aplicació.

 

  • Saber gestionar els recursos d’un microcontrolador i parametritzar les seves prestacions.

 

Referits a habilitats, destreses

  • Dissenyar sistemes de control basats en processadors encastats fent servir microcontroladors, FPGA, sensors i actuadors.

 

  • Saber utilitzar eines de desenvolupament i depuració d’aplicacions per programar sistemes encastats.

 

  • Programar de manera eficaç la gestió de sistemes en temps real basats en temporitzadors i esdeveniments, així com la gestió de transferències directes a memòria (DMA).

 

  • Ser capaç d’avaluar els resultats d’un disseny propi comparant-lo amb altres dissenys i d’aplicar-hi estratègies de millora.

 

  • Conèixer i familiaritzar-se amb la instrumentació necessària per treballar amb aquests tipus de sistemes.

 

Referits a actituds, valors i normes

  • Incorporar la perspectiva de gènere en el desenvolupament i a les activitats de l’assignatura en la mesura que sigui possible. Fomentar la participació a classe de tots els col·lectius i donar valor especial a les diferents visions. Promocionar grups de pràctiques mixtes o en determinades situacions només de dones per fer èmfasi en les diferents aportacions que es poden generar. Realitzar activitats per trobar exemples de dones que han fet aportacions a les temàtiques estudiades, sovint silenciades o no prou valorades.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció als sistemes encastats

2. Microcontroladors

3. Estudi detallat d’un microcontrolador

4. Comunicacions sèrie «internes»

4.1. Comunicacions asíncrones (UART)

4.2. Busos síncrons (SPI, I2C, etc.)

5. Busos de camp

5.1. Exemple: bus CAN

6. Xips i dispositius adients per als sistemes encastats

7. Visió global del sistema

8. Eines i instrumentació per desenvolupar sistemes encastats

8.1. Programari: entorns de desenvolupament i depuració de programes

8.2. Maquinari: oscil·loscopis i altres instruments especialitzats en descodificació de protocols de comunicació sèrie

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

La docència d’aquesta assignatura es basa en tres punts:

  • Classes teòriques a l’aulari. Aquest curs, de forma excepcional a causa de les mesures de distanciament, es poden fer dos grups d’alumnes (per mantenir les distàncies entre alumnes) i les classes es poden transmetre per mitjà de reproducció en línia (streaming) amb un grup d’alumnes a classe i l’altre seguint la classe per ordinador. Els grups s’intercanvien cada setmana.
  • Resolució de problemes tipus, així com el plantejament de dissenys específics de subsistemes. Anàlisi d’exemples de dispositius reals.
  • Pràctiques de laboratori obligatòries: 


Durant el curs els alumnes desenvolupen un robot controlat per un microcontrolador. Es fa des de zero, és a dir, se’n fa el disseny electrònic sencer (esquemàtic, placa PCB), després se solden els components i finalment es fa un programari per gestionar els recursos del robot, com ara visualitzador (display), commutadors de control (joystick), motors, sensors de llum, etc.

La organització és la següent:
  1. Dissenys del PCB amb el microcontrolador i resta de hardware definit al projecte (entrega d’informe 1)
  2. Programació de les comunicacions I2C amb el robot fent servir la placa prototipus proporcionada a cada alumne (entrega informe 2)
  3. Implementació del sistema, muntatge PCB e integració al robot així com la programació per fer servir tots els recursos del sistema (Presentació final i demo del sistema)


Dins del projecte d’innovació docent que es du a terme al departament d’Enginyeria Electrònica i Biomèdica, DITIFET, per tal que l’alumne tingui la màxima flexibilitat en el desenvolupament del projecte pràctic, i poder treballar de forma autònoma, a aquesta assignatura se li proporciona tot el material que necessita per fer el projecte. En aquest cas és:
  • Base mecànica del robot amb els motors, sensors de seguiment de línia, sensor d’ultrasons...
  • Placa de desenvolupament (programació i depuració) del microcontrolador amb el que treballem.
  • Tot el material necessari per fer la placa que ha de dissenyar i muntar l’alumne.
  • Placa prototipus per poder començar a programar e implementar els conceptes estudiats a teoria fins que l’alumne no disposa de la seva placa.
  • Analog Discovery II, compartit amb les altres assignatures de laboratori que tingui l’alumne el mateix semestre. Permet que l’alumne pugui disposar pel seu treball autònom de tota la instrumentació específica per dur a terme aquestes pràctiques (oscil·loscopi, analitzador de protocols de comunicació, font d’alimentació, generador de senyals...)
  • Totes les eines de software que es fan servir, Designspark o KiCad pel disseny dels PCBs, CodeComposer Studio per la programació i depuració del software, WaveForms per fer servir l’Analog Discovery II.


 

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

La nota de l’assignatura es calcula mitjançant la fórmula següent:
Nota final = a * nota examen teoria + b * nota informes pràctiques 1 i 2 + c * nota de presentació i demo del projecte.

On:

  • La nota de l’examen és la nota resultant de l’examen de teoria/pràctiques que es fa al final de curs.
  • La nota de pràctiques té dues parts, les dues primeres que impliquen l’entrega d’informe (factor b) i la que resulta del projecte desenvolupat a les pràctiques i l’avaluació de l’informe entregat i la seva presentació (factor c).
  • a, b i c són els valors que s’atorguen a les diferents parts de l’assignatura i que es corresponen amb les hores de dedicació dels estudiants. En aquesta assignatura: a = 0,2,  b = 0,2, c = 0,6.



Per poder calcular la nota final és condició imprescindible que la nota de teoria sigui ≥4,0, a més d’haver fet les pràctiques i tenir una nota ≥4,0.

Reavaluació

Els alumnes que hagin fet el projecte de pràctiques i els funcioni, però que no demostrin haver adquirit els coneixements necessaris durant la presentació i/o l’examen de teoria, poden fer una nova presentació i/o prova escrita en la data que s’assigni per fer la reavaluació de l’assignatura. La forma de calcular la nota és exactament igual que per a l’avaluació continuada.

En cas de detectar-se algun senyal de plagi/còpia en qualsevol activitat avaluable, la penalització consisteix a, com a mínim, qualificar-la amb un zero. Si un mateix alumne reincideix i plagia/copia una segona vegada durant el mateix curs, el professor avalua l’assignatura amb un zero i l’alumne no té dret a la reavaluació.

 

Avaluació única

La nota de l’assignatura es calcula mitjançant la fórmula següent:
Nota final = a · nota de l’examen + b · nota de pràctiques.

On:

  • La nota de l’examen és la nota resultant de l’examen de teoria/pràctiques que es fa al final de curs.
  • La nota de pràctiques és la que resulta de fer les pràctiques i l’avaluació dels informes entregats i la seva presentació.
  • a i b són els valors que s’atorguen a les diferents parts de l’assignatura i que es corresponen amb les hores de dedicació dels estudiants. En aquesta assignatura: a = 0,4 i b = 0,6.



Per poder calcular la nota final és condició imprescindible que la nota de teoria sigui ≥4,0, a més d’haver fet les pràctiques i tenir una nota ≥4,0.

Reavaluació

Els alumnes que hagin fet el projecte de pràctiques i els funcioni, però que no demostrin haver adquirit els coneixements necessaris durant la presentació i/o l’examen de teoria, poden fer una nova presentació i/o prova escrita en la data que s’assigni per fer la reavaluació de l’assignatura. La forma de calcular la nota és exactament igual que per a l’avaluació continuada.

En cas de detectar-se algun senyal de plagi/còpia en qualsevol activitat avaluable, la penalització consisteix a, com a mínim, qualificar-la amb un zero. Si un mateix alumne reincideix i plagia/copia una segona vegada durant el mateix curs, el professor avalua l’assignatura amb un zero i l’alumne no té dret a la reavaluació.

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Pàgina web

Documentació del microcontrolador que es fa servir a pràctiques  Enllaç

TEXAS INSTRUMENTS   Enllaç

Text electrònic

Transparències i documents al campus virtual.