|
Vyučující
|
-
Hlava Jaroslav, doc. Dr. Ing.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Systémy reálného času, definice, měkké a tvrdé systémy reálného času. Systémy pro řízení v reálném čase, příklady aplikací. 2. Běžně používané přístupy k rozvrhování v systémech reálného času. Rozvrhování periodických úloh založené na prioritách. Maximální rozvrhnutelné zatížení, hyperbolická horní mez. 3. Analýza časové poptávky úlohy, analýza doby odezvy. Softwarové prostředky pro analýzu rozvrhnutelnosti. 4. Rozvrhování aperiodických a sporadických úloh a servery pro jejich vykonávání. 5. Řízení přístupu ke sdíleným zdrojům, synchronizační mechanizmy (kritické sekce, semafory, mutexy), problém inverze priorit a uváznutí. Protokoly pro omezení doby trvání inverze priorit. 6. Procesory stm32 Arm Cortex M4, použití nejdůležitějších periferií (AD a DA převodníky, čítače časovače, přerušovací systém) a odpovídající funkce vrstvy HAL. 7. Charakteristické vlastnosti operačních systémů reálného času. Operační systém Free RTOS, uspořádání jeho nativního API a CMSIS-OS API v2.x 8. Úlohy ve FreeRTOS, stavový diagram, plánování úloh, komunikace a synchronizace pomocí front. 9. Semafory a mutexy ve Free RTOS a jejich použití, softwarové časovače 10. Základní principy automatického řízení, zpětnovazební regulační smyčka, dvoupolohové a PID regulátory. 11. Číslicové PID regulátory a jejich softwarová implementace. 12. Správa paměti ve Free RTOS, události a notifikace, přizpůsobení chování Free RTOS pomocí háčků (hooks) 13. Podpora režimů s nízkou spotřebou ve FreeRTOS 14. Základní přehled hlavních dalších operačních systémů reálného času.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Laboratorní praktika
- Účast na výuce
- 56 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Předmět podává základy návrhu programových systémů pro práci v reálném čase. Probrány jsou základní principy programování v reálném čase: procesy, synchronizace, komunikace, plánování v systémech reálného času a funkce operačních systémů reálného času. Jelikož jednou z nejdůležitějších aplikačních oblastí systémů reálného času jsou regulační aplikace, je součástí předmětu i úvod do problematiky číslicového řízení , počítačové implementace regulačních algoritmů a distribuovaných řídicích systémů.
Studenti porozumí základním principům analýzy a návrhu programových systémů pro práci v reálném čase a to jednak na obecné rovině a jednak konkrétně s využitím operačního systému Free RTOS , s jehož podporou budou schopni programovat aplikace pracující v reálném čase. Získají také základní přehled nejběžněji používaných metodách číslicového řízení a svých znalostí tak budou moci použít zejména pro programování číslicových řídicích systémů.
|
|
Předpoklady
|
Podmínka registrace: není
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Kombinovaná zkouška
Podmínkou pro získání zápočtu je aktivita na praktických cvičeních / seminářích a úspěšné splnění všech zadaných úkolů. Vzhledem k výraznému zaměření na praktické programování v reálném čase často není možné rozlišovat mezi přednáškami a semináři. Z tohoto důvodu je účast na všech vyučovacích hodinách povinná bez ohledu na to, zda jsou označeny jako přednášky nebo semináře. Zkouška zahrnuje písemný test z teorie systémů reálného času, praktický programátorský úkol a ústní zkoušku.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Liu, J. W. Real Time Systems. Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J., 2000.
-
Wittenmark, B., Aström, K. J., Arzén K. E. Computer Control: An Overview. 2002.
|