Detail předmětu

Systémy reálného času a LabVIEW

FSI-RSDAk. rok: 2022/2023

Náplň předmětu je zaměřena na doplnění teoretických i praktický znalostí studentů v oblasti real-time aplikací, jejich programování a využití například v oblastech řízení a HIL/PHIL simulací. Předmět se také zabývá využitím FPGA prostředků v real-time aplikacích. Hlavním pracovním nástrojem je prostředí NI Labview se zaměřením na pokročilejší vlastnosti a funkce. Teoretické poznatky přednesené v rámci přednášek jsou v laboratorním cvičení demonstrovány na konkrétních příkladech zpracovaných pro HW NI MyRIO, popřípadě SbRIO.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

Ing. Petr Krejčí, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají nebo prohloubí své znalosti v oblasti práce a programování Real –Time aplikací s využitím FPGA technologie založené na bázi programového prostředí NI LabView, který je dnes průmyslovým standardem v řadě technických odvětví. Absolvent kursu bude schopen definovat strukturu řídícího programu a pracovat s potřebným hardwarovým vybavením nezbytným pro RT aplikace.

Prerekvizity

Základy programování a algoritmizace problému.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí přednášené problematiky.

Způsob a kritéria hodnocení

Předmět je hodnocen na základě aktivní účasti na cvičení, zápočtového testu a zpracování zadaného týmového projektu s vymezení podílu studenta na řešení projektu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámení posluchačů s programováním systémů reálného času a FPGA systémů s využitím prostředků programového prostředí NI LabView.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast je povinná. Neomluvená absence je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázová neúčast může být nahrazena cvičením s jinou skupinou ve stejném týdnu nebo vypracováním náhradní úlohy. Delší nepřítomnot se nahrazuje zvláštním zadáním podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education Limited, 2015. 664 p. ISBN: 9781292076683. (EN)
Essick, J. Hands-on introduction to labview for scientists and engineers. Oxford University Press Inc., 2018. 720 p. ISBN: 9780190853068 (EN)
Kilts, S. Advanced FPGA Design : Architecture, Implementation, and Optimization. John Wiley & Sons Inc., 2007. 352 p. ISBN: 9780470054376 (EN)

Doporučená literatura

Essick, J. Hands-on introduction to labview for scientists and engineers. Oxford University Press Inc., 2018. 720 p. ISBN: 9780190853068 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MET-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Krejčí, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do problematiky systémů reálného času, jejich využití v mechatronice
2. Úvod do programování v prostředí NI LabView
3. Systémy reálného času – RTOS, hardwarové požadavky, vymezení základních pojmů
4. Využití systému Labview v systémech reálného času I
5. Využití systému Labview v systémech reálného času II
6. Úvod do technologie FPGA
7. Nástroje pro generování kódu pro FPGA – VHDL / FPGA toolbox v Labview
8. Implementace FPGA kódu do NI LabView– základní konstrukce funkčního kódu
9. Práce s FPGA – pokročilé techniky tvorby funkčního kódu (SCTL, Pipelineing)
10. Využití Labview pro vývoj embeded zařízení
11. Prostředky pro tvorbu HIL a PHIL simulátorů – požadavky na hardwarové a softwarové vybavení
12. Periferie mikrokontrolerů a jejich využití v embeded aplikacích
13. Definice zadání týmových studentských projektů, stanovení cílů řešení a způsobů hodnocení

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Krejčí, Ph.D.

Osnova

Koresponduje s obsahem přednášek. Cílem cvičení je studenty seznámit s praktickou částí předmětu především prostřednictvím systému NI LabView a praktické poznatky aplikovat do řešení samostatných týmových projektů. Tematicky lze cvičení rozdělit na bloky:

Základy programování v Labview, sjednocení znalostí.
Základy programování v Labview, událostmi řízené programování.
Programování projektů v Labview, sdílení dat mezi platformami
Využití LabView pro simulace (konverze modelů mezi Matlab/Simulink a Labview)
Základy a specifika programování Real – Time aplikací, řešení priorit a definice proměnných
Základy a specifika programování FPGA aplikací. Fix – point aritmetika.
FPGA Single cycle time loop, předávání dat mezi FPGA a real time aplikací
FPGA Pipelining
Definice projektových zadání, tvorba řešitelských týmů a definice kompetencí v rámci týmu

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz