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Hardwarenahe Programmierung

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Hardwarenahe Programmierung
Modulbezeichnung (engl.): Embedded Programming
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2021
Code: FTM-HPRG
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P242-0108, P242-0109, P242-0121
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
3V+1U+1P (5 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
6
Studiensemester: 1
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur (Programmierübungen) 180 min

[letzte Änderung 19.07.2023]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

FTM-HPRG (P242-0108, P242-0109, P242-0121) Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2021 , 1. Semester, Pflichtfach
FTM-HPRG (P242-0108, P242-0109, P242-0121) Fahrzeugtechnik, Master, ASPO 01.04.2023 , 1. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 75 Veranstaltungsstunden (= 56.25 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 6 Creditpoints 180 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 123.75 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
FTM-PAEF Programmierung und Applikation von elektrischen Fahrzeugsystemen


[letzte Änderung 31.05.2022]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Hans-Werner Groh
Dozent/innen:
Prof. Dr. Hans-Werner Groh


[letzte Änderung 31.05.2022]
Lernziele:
- Die Studierenden verstehen die Arbeitsweise von Mikrocontrollern und sind dadurch in der Lage diese in Steuer- und
  Regelprozessen einzubinden. Ferner können sie sich spezifische Funktionen auch unbekannter Mikrocontroller über den
  erlernten Umgang mit den zugehörigen Datenblättern selbst aneignen.
- Das Beherrschen der Programmiersprache C zur Erstellung von Algorithmen versetzt Studierende in die Lage, die
  vorhandenen technischen Problemstellungen beim Einsatz von Mikrocontrollern zu lösen.
- Durch das Begreifen der Methodik der Hardware-in-the-Loop-Simulation ist es den Studierenden möglich, praktische
  Problemstellungen soweit zu abstrahieren, dass sie reale Problemstellungen auf Emulatoren nachbilden können.
- Das Aneignen von Tools zur automatischen Code-Erzeugung ermöglicht es Studierenden Mikrocontroller schnell und
  effizient über grafische Oberflächen zu programmieren.


[letzte Änderung 26.03.2020]
Inhalt:
- Funktionsweise von Mikrocontrollern, insbesondere der I/O, Register und Schnittstellen. Erklären des Umgangs mit
  Prozessor-Datenblättern zur Initialisierung von Controller-Funktionen.
- Vertiefung der Programmiersprache C, insbesondere bei Kontrollstrukturen, Funktionen, Pointern und Deklarationen.
- Arbeitsweise eines Compilers mit Darstellen von Compiler-Ergebnissen in Assembler-Code.
- Spezielle hardwarespezifische Programmiermethoden und -erfordernisse wie Festkommaarithmetik, Code-Effizienz, dem
  Auslagern auf Hardware-Funktionen, Interrupt-Steuerung und Ausfallsicherheit.
- Methoden zur Erfüllung von Echtzeitanforderungen wie Interrupt-Behandlung schneller externer Ereignisse,
  Programmierung zeitdeterministischer Routinen wie Regler, Filter.
- Möglichkeiten zur Integration einer Mikrocontroller-Hardware in einen technischen Prozess: Signalkonditionierung von
  Sensorik, Ansteuern von Aktorik (Leistungselektronik) sowie Aufzeichnen und Darstellen von Prozessgrößen.
  Darauf aufbauend Anwendung von C-programmierten Algorithmen zur Verarbeitung der verschiedenen I/O-Signale zeigen.
- Möglichkeiten der automatischen Codeerzeugung aus Matlab/Simulink für Dspace- und Arduino-Hardware zum Erstellen von
  Regelsystemen.
- Sinn und Systematik von Hardware-in-the-Loop-Simulationen. Erstellen von Emulatoren zum Einsatz in einer
  HiL-Umgebung.
- Anwendung des Erlernten in einem größeren Projekt zum Semesterende als Vorbereitung auf eine praktische Klausur.


[letzte Änderung 11.04.2021]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
- Vorlesung mit begleitenden Programmierübungen
- Semesterarbeit als Abschlussprojekt

[letzte Änderung 26.03.2020]
Literatur:
- Datenblätter der verwendeten Prozessoren und Evaluation Boards (Arduino)
- User Manuals der verwendeten HiL-Systeme (dSPACE)

[letzte Änderung 26.03.2020]
[Tue Jun 18 21:37:22 CEST 2024, CKEY=fhp, BKEY=ftm, CID=FTM-HPRG, LANGUAGE=de, DATE=18.06.2024]