Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Andrea BONCI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT04] INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'AUTOMAZIONE First Cycle Degree (3 years) - [IT04] COMPUTER AND AUTOMATION ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/04 - AUTOMATICA
Italiano
Italian
elementi base di controlli automatici, elementi base di programmazione, elementi base di elettronica
elements of automatic control, elements of programming, elements of electronic
• Lezioni di Teoria, 18 ore
• Laboratorio, 54 ore
• Theoretical lectures, 18 hours
• Laboratory, 54 hours
L'insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate di progettazione di sistemi embedded a microcontrollore per gestire sistemi autonomi o automatizzati. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di informatica, e fondamenti di automatica, permetteranno di acquisire una più chiara comprensione del contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con riferimento agli aspetti propriamente connessi ai sistemi di automazione alle tecnologie informatiche ed elettroniche, e alla progettazione di sistemi embedded.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Al fine di acquisire capacità di progettazione,
innovazione e sviluppo di nuovi sistemi di
automazione, la studentessa o lo studente dovrà saper interpretare correttamente le problematiche di programmazione di sistemi automatizzati con un certo grado di autonomia già analizzati in altri corsi e che sono comunemente affrontati nella pratica
ingegneristica. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali:
1. la capacità di scegliere appropriatamente il sistema embedded a microcontrollore, con le relative potenzialità di calcolo e interfacciamento, in modo che fornisca le prestazioni richieste;
2. la capacità di programmare un dispositivo embedded anche a livello di firmware;
3. la capacità di interpretare appropriatamente i risultati delle analisi sperimentali di laboratorio, lavorando in team con altri elementi coinvolti nello studio del problema.
Competenze trasversali.
La risoluzione di problemi di progettazione, che verranno svolti in gruppi e che porteranno alla stesura di una relazione, contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni, della studentessa e dello studente.
Knowledge and Understanding.
The course enables students to acquire advanced knowledge on microcontroller's embedded systems design, to manage stand-alone or automated systems. This knowledge, by integrating the knowledge gained in the computer lessons, and automatic foundations, will gain a clearer understanding of the engineering multidisciplinary context, with reference to the aspects specifically related to automation systems, IT, electronic technologies, and embedded systems design.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
In order to acquire the ability to design, to innovate and to develop automation systems, the student must be able to correctly interpret the programming issues of automated systems with a certain degree of autonomy already analyzed in other courses that are commonly addressed in engineering
practice. This ability will come out through a series of vocational skills, such as:
1. the ability to appropriately choose the embedded microcontroller system, with all the calculation and potential interfacing, so that it provides the required performance;
2. the ability to program an embedded device also at the firmware level;
3. the ability to properly interpret the results of laboratory testing analysis,
working in teams with other elements involved in the study of the problem.
Transversal Skills.
The resolution of design issues, which will be done in groups, and that will lead to the drafting of a report, will help to improve the student's degree of independence of judgment, the ability to communicate that also stems from teamwork, and the ability to learning and to draw conclusions.
Contenuti (lezioni frontali 18 ore)
il corso tratta della progettazione di sistemi di automazione e controllo embedded. Uno specifico microcontrollore viene analizzato con il necessario dettaglio per esemplificare le funzionalità di tali sistemi. In questa analisi sono presentate le risorse incorporate ed integrate nel microcontrollore, le tecniche per la conversione analogica/digitale, la generazione di segnali PWM, le temporizzazioni, le uscite di comunicazione Seriale e Wireless necessarie per lo sviluppo di un sistema di controllo real-time.
Esercitazioni (in aula e in laboratorio 54 ore)
Per i differenti aspetti sono previste opportune attività di esercitazione sia in aula che in laboratorio. Durante le lezioni si effettueranno esercitazioni guidate di programmazione dei dispositivi embedded. Le studentesse e gli studenti sono invitati a sviluppare un progetto in laboratorio su uno degli argomenti affrontati a lezione. Tutti i progetti prevedono una realizzazione hardware e sarà di conseguenza sviluppata anche l’interfaccia I/O con il processo fisico da controllare o gestire. In questa attività si apprenderanno come analizzare i datasheets dei dispositivi di interfaccia con il microcontrollore allo scopo di allocare le necessarie risorse del processore ed individuare i dispositivi elettronici di pilotaggio.
Il corso intende fornire le competenze nel campo della progettazione e il controllo embedded dei sistemi automatici. Approfondisce le problematiche di progetto, controllo e programmazione di sistemi automatici fino trattare argomenti di percezione e di navigazione dei sistemi autonomi.
Gli obiettivi del corso intendono sia fornire le conoscenze di base per la progettazione di sistemi automatizzati di dimensioni ridotte, sia dare agli stessi opportuni strumenti per operare autonomamente in ambienti interni o esterni applicando loro lo stato dell'arte sugli algoritmi di navigazione, percezione e controllo con tecnologia embedded.
Il corso tratta le basi di funzionamento dei microcontrollori embedded e la loro applicazione su sistemi d'automazione, la descrizione e le modalità d'uso di alcune delle più importanti tecnologie usate per attuare, sensorizzare e controllare robot e sistemi automatizzati in genere. Infine, tratta applicazioni di programmazione dei microcontrollori embedded equipaggiando un sistema autonomo progettato e costruito presso i nostri laboratori con uno o più microcontrollori.
Contents (front lecturing 18 hours)
This course deals with the design of embedded automation and control systems. A specific micro controller is examined in detail as an example of embedded controller. In this analysis the resources incorporated and integrated with this micro controller are showed. Analog to digital conversion, PWM outputs, Timers, Serial communications and Wireless comunications are presented as functional blocks for real time controllers.
Exercises (classroom and laboratory 54 hours)
For all the items are provided both classroom and laboratory activities. Guided exercises about programming of embedded devices have been planned during the classroom activities. Students are invited to develop a project on a topic of the course. All projects have a hardware realization, the electronics of the I/O interface will be analysed. Students will learn how to analyse datasheets of interface devices with the micro controller in order to allocate processor resources and to define driver electronics.
The course also addresses design, control, programming of automatic systems as well as navigation problems of auonomous systems; it provide the background knowledge for the design of small automatic systems and atonomous robotic systems and provide the necessary tools to operate autonomously in indoor or outdoor environments applying state-of-the-art on navigation and control algorithms based on embedded technology.
During the course, the basics of embedded microcontroller are firstly treated, along with their application to control. Then, different of the more important types of technologies used for sensing and to control autonomous systems is introduced. Finally, the field of application and programming of an embedded microcontroller will be investigated, basically equipping an autonomous system designed and built in our laboratory. These topics provide the link to real applications and to the state of the art in embedded robotics and autonomous systems.
l'esame prevede un colloquio orale con discussione sui contenuti del corso e sull'attività di laboratorio sviluppata in modo autonomo.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
La studentessa o lo studente, nel corso della discussione orale del progetto, dovrà presentare e discutere la relazione tecnica del progetto sviluppato e l'attività svolta in laboratorio dimostrando di possedere le conoscenze e le competenze metodologiche e tecnologiche per la progettazione e la realizzazione del controllo e dell'automazione di sistemi con un certo grado di autonomia. Per superare con esito positivo la prova, si dovrà dimostrare di:
-- aver compreso come implementare, in modo autonomo, tecniche basilari di programmazione delle principali periferiche di microcontrollori embedded
-- saper redigere una relazione tecnica.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Attribuzione del voto finale in trentesimi:
al progetto viene assegnato un punteggio da 0 a 30.
La prova risulta sufficiente solo se il punteggio è superiore o uguale a 18.
Criteri di attribuzione del voto finale.
ll voto verrà attribuito mediante valutazione della relazione tecnica e della discussione orale sul progetto sviluppato. Lo studente potrà conseguire fino ad un massimo di 20 punti nel progetto. L’orale sarà articolato su un quesito inerente all'attività di progetto o argomenti svolti a lezione. Il quesito sarà valutato con un punteggio variabile tra 0 e 10 punti. La lode verrà attribuita a coloro che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato la completa padronanza della materia e chiarezza di esposizione.
Learning Evaluation Methods.
oral is on the course contents and on the individual laboratory activity.
Learning Evaluation Criteria.
During the oral discussion of the project, the student will present and discuss the technical report of the project developed and the activities carried out in the laboratory demonstrating that she/he has the knowledge and methodological skills and technology for the design and implementation of control and automation of systems with some degree of autonomy. To successfully pass the test, she/he will demonstrate:
- to understand how to implement, independently, basic techniques of programming of the main devices of embedded microcontrollers
- to know how to prepare a technical report.
Learning Measurement Criteria.
To the project will be assigned a score from 0 to 30. The evidence is sufficient only if the score is greater than or equal to 18.
Final Mark Allocation Criteria.
The vote will be awarded by an assessment of the technical report and oral discussion about the project developed. The student will be able to achieve up to a maximum of 20 points in the project. The oral exam will consist of questions concerning the activities of a project, or arguments in class. The question will be evaluated with a score ranging from 0 to 10 points. The praise will be given to those who, having achieved the highest rating, have demonstrated complete mastery of the subject and clarity of exposition.
1)
Donald Norris
“Programming with Stm32 Getting Started with the Nucleo Board and C/C++”,
2nd Ed. Mac Graw Hill Publishing, 2018 (In English)
Free downloadable at
https://electrovolt.ir/wp-content/uploads/2018/04/Programming-with-Stm32-Getting-Started-with-the-Nucleo.pdf
2)
Carmine Noviello
“Mastering STM32”
Leanpub Publishing, 2018 (In English)
Slides delle dispense del corso ed esercitazioni in formato elettronico sono reperibili al sito
https://learn.univpm.it
1)
Donald Norris
“Programming with Stm32 Getting Started with the Nucleo Board and C/C++”,
2nd Ed. Mac Graw Hill Publishing, 2018 (In English)
Free downloadable at
https://electrovolt.ir/wp-content/uploads/2018/04/Programming-with-Stm32-Getting-Started-with-the-Nucleo.pdf
2)
Carmine Noviello
“Mastering STM32”
Lecture slides are made available by the teacher in electronic format.
Lectures slides and exercises can be found on the web site
https://learn.univpm.it
NO
NO
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427