Tantárgy » BMEVIMIM343
Beágyazott rendszerek illesztése információs rendszerekhez
Interfacing Embedded Systems to Information Systems
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Beágyazott rendszerek illesztése információs rendszerekhez
Interfacing Embedded Systems to Information Systems
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIMIM343 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Kovácsházy Tamás
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
kovacshazy.tamas@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
—
|
||||||||||||
| Kar | |||||||||||||
| Tantárgy weboldala | http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimim343/ | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
Célkitűzés:A réteges szerkezet előnyeinek és következményeinek bemutatása a TCP/IP referenciamodell alapján.
A TCP/IP referenciamodell bemutatása és általánosítása hálózati/kommunikációs interfészekre.
2. Elosztott adatgyűjtő és beavatkozó rendszerek architektúrái (4 óra elmélet/előadás):
Célkitűzés: Elosztott adatgyűjtő és beavatkozó rendszerek lehetséges architektúráinak a bemutatása.
Kliens-szerver architektúra. Elosztott monitor réteges szerkezete és behelyezése a kliens-szerver architektúrába. Üzenetküldési paradigmák, unicast, broadcast, multicast kommunikáció, push, pull és publish-subscribe architektúrák stb. Átjárok és middleware-ek szerepe.
3. Fizikai kommunikációs közegek tulajdonságai (2 óra elmélet/előadás):
Célkitűzés: A gyakorlatban alkalmazott fizikai kommunikációs közegek megismerése.
Réz és optikai vezetők, valamint vezeték nélküli kommunikációs közegek főbb tulajdonságai. Alapvető szempontok (például sávszélesség, jel-zaj viszony, tápteljesítmény igény, EMC és ezek összefüggései). Életvédelmi szempontok, galvanikus leválasztás lehetőségei és gyakorlati megoldásai.
4. Az USB busz (3 óra elmélet/előadás + 2 óra gyakorlat):
Célkitűzés: Az USB busz és a hozzá kapcsolódó szoftverarchitektúra megismerése.
Az USB működése, adatátviteli típusok, USB On-the-Go, USB interfészek hardver implementációja. Táplálási megoldások. Az USB szoftverarchitektúrája, eszközosztályok.
5. Az IEEE 802.X szabványrendszer beágyazott rendszerekben (6 óra elmélet/előadás + 3 óra gyakorlat):
Célkitűzés:Az IEEE 802.3 (Ethernet) és az IEEE 802.15.4 szabványok és implementációs lehetőségeik megismerése.
Az IEEE 802.X szabványosítási rendszer megismerése. Az IEEE 802.3 (Ethernet) szabvány vizsgálata a beágyazott rendszerek szempontjából. Ethernet hardver- és szoftverarchitektúra, az Ethernet kontroller és fizikairéteg-vezérlő illesztési lehetőségei, jellegzetes problémák (pl. signal routing, galvanikus leválasztás). Ethernet fizikai réteg választása és annak hatása a kommunikációra és a fogyasztásra. Power over Ethernet. Az IEEE 802.15.4 szabvány implementációs szempontból, a hardverválasztás szempontjai nagyfrekvenciás, vezeték nélküli kommunikáció esetén, a megállapítások általánosítása Bluetooth és WI-FI esetére.
Célkitűzés: A TCP/IP protokollcsalád és annak beágyazott környezetben történő implementációs lehetőségeinek ismertetése.
Teljes értékű (pl. BSD stack) és különböző szempontok szerint beágyazott rendszerekre optimalizált (lwIP, Microchip TCP/IP stack) protokollkészletek, azok tulajdonságai, teljesítménye és erőforrás-igényeik. Automatikus konfiguráció (ARP, DHCP, JINI, UPnP) és hálózatmenedzsment (SNMP, Telnet, web) lehetőségei és implementációja. Az alkalmazási réteg protokollok (CORBA, DCOM, HTTP, web services, SNMP, FTP, TFTP), és azok alkalmazási lehetőségei beágyazott rendszerekben. Erőforrás-igények, biztonsági kérdések, tűzfal és NAT hatásainak figyelembe vétele. Szabványosítási törekvések, OSGi, SensorML. Óraszinkronizáció lehetőségei, NTP, GPS, IEEE 1588.
7. Fejlesztő és tesztelő eszközök (2 óra elmélet/előadás + 1 óra gyakorlat):
Célkitűzés: A hálózati/kommunikációs rendszerek fejlesztése és tesztelése során alkalmazható speciális eszközök ismertetése.
A protokollanalizátorok típusai és alkalmazástechnikájuk. Ethernet és USB protokollanalizátorok. A kommunikációs rendszerek tesztelésének nehézségei. A szabványosság vizsgálata.
A tantárgy a beágyazott rendszerek információs rendszerekhez történő illesztése során alkalmazandó technológiák ismertetését tűzi ki célul. A beágyazott rendszerek a legritkább esetben működnek elszigetelten, szinte kivétel nélkül egy nagyobb, komplex információs rendszerbe integrálódnak. Az integrálhatósághoz a beágyazott rendszereknek rendelkezniük kell szabványos illesztési felületekkel. Ennek megfelelően a tárgy részletesen bemutatja a beágyazott rendszerek modern kommunikációs interfészeinek tulajdonságait, hardver és szoftver felépítésüket, implementációs kérdéseiket és a felmerülő erőforrás-igényeket. A példaként tárgyalt illesztési technológiák felölelik az USB, IEEE.802.x, TCP/IP szabványokat, valamint a magasabb rétegekben alkalmazott kommunikációs architektúrákat és protokollokat (CORBA, DCOM, HTTP, XML, web services, SNMP, FTP). Ezeken kívül ismertetésre kerül az ilyen beágyazott elemeket tartalmazó, többnyire adatgyűjtést, de akár beavatkozást is végző információs rendszerek rendszerszintű felépítése, komponensei, működése, az alkalmazható protokollok.
A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy:
(1) tisztában legyenek a hálózati/kommunikációs interfészek réteges szerkezetével, hardver- és szoftverarchitektúrájával,
(2) ismerjék az elosztott adatgyűjtő és beavatkozó rendszerek lehetséges architektúráit, kommunikációs sémáit, funkcionális rétegezését,
(3) legyenek tisztában a gyakorlatban alkalmazott fizikai kommunikációs közegek tulajdonságaival,
(4) implementációs szintű részletes információval rendelkezzenek az USB buszról, valamint a hozzá kapcsolódó szoftverarchitektúráról,
(5) ismerjék az IEEE 802.X szabványrendszert, különösen az IEEE 802.3 (Ethernet) valamint az IEEE 802.15.4 szabványokat, valamint azok implementációjának lehetőségeit beágyazott környezetben, a tápteljesítményre és a nyújtott szolgáltatások minőségére is kiterjedve,
(6) ismerjék a TCP/IP protokollcsaládot és annak beágyazott környezetben történő implementációs lehetőségeit, az egyes lehetőségek erőforrás-igényére és elérhető teljesítményére is kiterjedve, beleértve a hálózati eszközök automatikus konfigurálására szolgáló (ARP, DHCP, JINI, UPnP) és menedzsment protokollokat (SNMP, Telnet, WEB), valamint az alkalmazási réteg protokollokat (CORBA, DCOM, HTTP, web services, SNMP, FTP, TFTP), és azok alkalmazási lehetőségeit beágyazott rendszerekben,
(7) tudják használni a hálózati/kommunikációs rendszerek fejlesztése és tesztelése során alkalmazható speciális eszközöket.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Előadás és gyakorlat.
Tanulástámogató anyagok
Online források
[1] Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks (4th Edition), Prentice Hall PTR, 2002. ; [2] Andrew S. Tanenbaum, Számítógép-hálózatok, PANEM Kft., 2004. ; [3] W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols, Addison-Wesley, 1994.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
A tárgy épít az alábbi BSc témakörök ismeretére:
· Informatika 2, (VIAUA203), számítógép-hálózatok témakör,
· A programozás alapjai I. (VIHIA106), C programozás alapjai.
A tárgy épít a szakirányon belül korábban elhangzott alábbi témakörök ismeretére:
· Szoftvertechnológia (BMEVIMIM150).
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
A tárgy épít az alábbi BSc témakörök ismeretére:
· Informatika 2, (VIAUA203), számítógép-hálózatok témakör,
· A programozás alapjai I. (VIHIA106), C programozás alapjai.
A tárgy épít a szakirányon belül korábban elhangzott alábbi témakörök ismeretére:
· Szoftvertechnológia (BMEVIMIM150).
Általános szabályok
Követelmények:
Egy házi feladat elfogadható szintű teljesítése szükséges az aláírás megszerzéséhez és a vizsgára bocsáthatósághoz.
A házi feladatban beágyazott kommunikációs problémákat kell megoldani, például egy Ethernet és TCP/IP kommunikációra képes szenzor működtető programját kell megtervezni, beleértve az alkalmazott kommunikációs protokollok kiválasztását, elkészítését és tesztelését is.
Vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga
Pótlási lehetőségek:
Házi feladat a pótlási időszakban pótolható. Házi feladat zárthelyivel nem helyettesíthető.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Nincs megadva.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.