Jest to przedmiot składający się z dwóch form dydaktycznych: wykładu oraz laboratoriów
Zasady zaliczenia są następujące:
obowiązkowe zaliczenie 1. części laboratorium ("Autka 1"), plus ew. projekt laboratoryjny ("Autka 2")
kolokwium (termin TBA)
oddany projekt (omówienie na wykładzie)
Z w/w form są wystawiane punkty, odpowiednio:
L (laboratorium - 2.0 do 5.5)
K (kolokwium - 0 - 5.0, przy braku podejścia przyjmuję 2.0)
P (projekt - 2.0 do 5.5)
Ocena ostateczna wyliczna jest jako średnia
ważona: aL + bK + cP; (a,b,c - ustalone w terminie późniejszym); wynik zaokrąglany jest w górę.
Wykład
Wykład odbywa się w środy o godz. 9.15 w sali 29/D1. Slajdy do wykładów:
0. Wprowadzenie o systemach wbudowanych, omówienie projektu
1. Wymagania i specyfikacja systemów wbudowanych
W ramach wykładu studenci realizują zadanie projektowe. Kolejne listy będą publikowane
poniżej. W terminie zapadalności listy prowadzący wybierze losowo 5 grup do sprawdzenia.
Lista 1. (do 22 marca) -- analiza, opis słowny, podstawowe wymagania
Uwaga. Gotowe listy proszę przesyłać we wskazanym terminie na mój adres e-mail.
W temacie proszę podać nazwę systemu, poprzedzając ją przedrostkiem "[Projekt]".
Ogólne zasady zaliczenia laboratoriów. Poniżej, dla każdego tygodnia (lub dwóch) będą pojawiać
się zadania/listy. Wszystkie te listy będą zawierać zestaw poleceń i kod do rozbudowania wraz z instrukcjami lub
wprowadzeniem teoretycznym. List będzie 6-8, ich zaliczenie skutkuje zdobyciem punktów 4 z laboratoriów. Osoby chcące zdobyć
większą liczbę punktów, po zaliczeniu list podstawowych muszą samodzielnie rozbudować autko (na podstawie listy dodatkowej, która
zostanie opublikowana w maju), lub zrobić niezależny od niego projekt - po konsultacji z prowadzącym.
Szczególne zasady dotyczące zaliczenia list ustala każdy prowadzący laboratoria.
Obejrzyj dokładnie płytkę Arduino UNO oraz dostępne Ci inne podzespoły pojazdu.
Wykorzystaj opis płytki w sieci, aby zidentyfikować: główny mikrokontroler, piny we/wy
(jakie mają funkcje?), diodę LED (ile ich jest? do czego służą?), zasilanie, reset.
Uruchom środowisko programistyczne Arduino (możesz uruchomić na swoim laptopie).
Połącz płytkę arduino przewodem USB z komputerem. Upewnij się, że w menu
Narzędzia/Płytka oraz Narzędzia/Port wybrane są, odpowiednio,
"Arduino/Genuino Uno" oraz port w stylu /dev/ttyACM0. Możesz sprawdzić, czy wszystko
działa za pomocą Narzędzia/Pobierz informacje o płytce.
Uruchom przykład Przykłady/Basics/Blink i zapoznaj się z kodem oraz
samouczkiem. Zajrzyj też
do odnośników z rozdziału "Learn more".
Skompiluj kod (znaczek "ptaszka" z lewej strony belki menu). Sprawdź, jakie informacje
o skompilowanym kodzie otrzymasz. Przeanalizuj je. Następnie wgraj (przycisk obok)
kod na płytkę przyglądając się temu, co się z nią w tym czasie dzieje (wgrywanie
możesz powtórzyć, żeby się upewnić). Sprawdź, czy Twoje domysły na temat kodu i faktyczne
jego działanie są zbieżne. Jeśli nie - rozwiąż konflikt :)
Pobierz ten kod i
otwórz w środowisku. Ponownie przeanalizuj kod, postaw
tezę co do tego, co on robi. Skompiluj i wgraj na płytkę. Wybierz
Narzędzia/Monitor portu szeregowego (Ctrl+Shift+M), ustaw odpowiedni baudrate
i zweryfikuj swoje domysły co do programu.
Korzystając z dwóch przedstawionych programów, napisz swój, który:
pobierze literę przez port szeregowy,
wymruga ją za pomocą diody w kodzie Morse'a.
Pojawiło się zasilanie bateryjne, podłączone do silników. Mogą one obracać kołami, w
związku z tym, aby nie spowodować niekontrolowanego ruszenia pojazdu stojącego
na biurku, przed włączeniem zasilania należy ustawić pojazd na podstawie z gąbki!
Dostępny jest wyłącznik główny, odcinający zasilanie bateryjne. Jeśli Arduino podłączone jest
przez kabel USB, to nadal będzie zasilane (ale tylko płytka).
Ta lista poświęcona jest sterowaniu silnikami. Pojazd wyposażony jest w cztery silniki połączone parami tak, że
każda para napędza dwa koła po każdej stronie (a zatem koła obracają się jak w czołgu -- koła po jednej stronie
mogą obracać się tylko w tą samą stronę).
W jaki
sposób sterować silnikiem? Oczywiście przez podanie napięcia na jego dwa bieguny (są też inne silniki,
posiadające więcej wejść, ale o tych innym razem). Chcielibyśmy, aby to Arduino sterowało silnikiem, podobnie
jak w poprzednim tygodniu sterowało diodą (włącz/wyłącz).
Jednakże nie można podłączyć silnika bezpośrednio do któregoś z pinów Arduino: mikrokontroler nie jest
w stanie dostarczyć wystarczająco dużo prądu, by poruszyć silnikiem..
Dlatego też w autku zamontowany jest moduł z układem L298, który będzie pośredniczył pomiędzy Arduino a silnikiem
i odpowiednio włączał/wyłączał zasilanie pobierane bezpośrednio z baterii przez stabilizator napięcia, utrzymujący
stałe napięcie 6V (dwa akumulatory połączone szeregowo dają maksymalnie ok. 8.4V -- to nieco za dużo dla silnika).
Układ N298. Pobierz
specyfikację układu. Przeanalizuj schemat na pierwszej stronie. Potraktuj obecne tam
tranzystory NPN jako elektronicznie
włączniki: jeśli na bazie (B) jest „HIGH”, to tranzystor przewodzi między emiterem (E) a kolektorem (C).
Przeanalizuj, co się stanie, jeśli na „In1”, „In2”, „EnA” pojawią się różne kombinacje stanów LOW i HIGH.
(W tym schemacie zasilanie z baterii podłączane jest do „+Vs” (na środku u góry) i do wspólnej „ziemi” --
symbol krótkiej, grubej, poziomej kreski np. na dole schematu). Silnik podłączany jest do wyjść „OUT1” i
„OUT2”. Spróbuj wyobrazić sobie, jak za pomocą tego układu można sterować kierunkiem obracania się kół.
Programowanie ruchu. Na autku znajdziesz taśmę 6 przewodów, które „pod pokładem” są połączone jak
na powyższej fotografii.
Uwaga. Autka w wersji 2.0 mogą mieć odwrócone kolory taśmy!
Korzystając z dotychczas osiągniętych wyników, spróbuj podłączyć te przewody do
pinów 2-13 na Arduino tak, by móc sterować jazdą w przód i do tyłu silnikami po prawej i lewej stronie.
(Podpowiedź: przewody biały i żółty [wejścia „EnA” i „EnB” układu N298] podłącz do pinów zasilania „+5V”
w okolicach baterii. Po podłączeniu pozostałych przewodów możesz na nich ustawiać stany „HIGH” i „LOW”
tak, jak w przypadku świecenia diodą LED.)
Sterowanie prędkością. Odłącz teraz przewody żółty i biały od zasilania „+5V” i podłącz je do pinów
Arduino oznaczonych falką (~), są to: 3, 5, 6, 9, 10, 11. Są to piny, na których można wykonać operację
analogWrite(), co spowoduje, że średnie napięcie na tym pinie można zmieniać
pomiędzy 0V („LOW”) a 5V („HIGH”). [Więcej o tej technice, zwanej PWM - Pulse Coded Modulation
na wykładzie.] Przetestuj, jak kręcą się koła dla różnych wartości zapisywanych do pinów En1 i En2
(zapisanie za niskich wartości może sprawić, że koła nie będą się poruszać).
Rozbudowa biblioteki. Pobierz archiwum, rozpakuj i otwórz
w środowisku Arduino. Przeanalizuj kod i uruchom go ustawiwszy uprzednio autko na podstawce!
Dopisz do klasy Wheels metodę goForward(int cm)
oraz goBack(int cm), której wywołanie spowoduje, że autko przemieści się o
liczbę centymetrów podaną jako parametr.
Lista części składowych autka. Linki prowadzą do przykładów w jednym ze sklepów internetowych.
(pokaż)
Lista dodatkowych komponentów, które można użyć do zbudowania swojego własnego projektu
(pokaż)
(linki prowadzą do strony jednego ze sklepów, znajdują się tam podstawowe opisy modułów)
Możliwe jest użycie własnych komponentów. Jeśli będzie potrzebne lutowanie, proszę o kontakt.
Liczniki sprzętowe -- Dla ambitnych/na projekt: jak wykorzystać liczniki sprzętowe do dokładnego pomiaru prędkości autka (w związku z listami 2. i 3.).