Echtzeitanwendungen und Kommunikation mit Microcontrollern und programmierbaren Logikbausteinen

Echtzeitanwendungen und Kommunikation mit Microcontrollern und programmierbaren Logikbausteinen

Fachgebiet Leistungselektronik und Antriebsregelung
Prof. Dr.-Ing. Gerd Griepentrog

Fachgebiet Rechnersysteme
Prof. Dr.-Ing. Christian Hochberger


Zyklus: jedes Semester (1+3)

Inhalt der Lehrveranstaltung:

Die prozessnahe Informationsverarbeitung und Regelung/Steuerung reicht mit zahllosen Anwendungen von Steuergeräten im Auto über die gesamte industrielle Prozess-Automatisierung bis hin zur Consumer-Elektronik. In diesen Bereichen spielen heute die „Embedded Controller“ in ihren verschiedensten Leistungsklassen und Ausprägungen eine zentrale Rolle.

Die Lehrveranstaltung „Echtzeit-Anwendungen und Kommunikation mit Micro-Controllern“ (SS 1+3) widmet sich diesem Gebiet. Dem auf 3 SWS bemessenen praktischen Übungsteil kommt das Hauptgewicht zu. Ziel dieses Teiles ist es, dass die Studierenden an einer Entwicklungsumgebung mit PC und System on Chip (SoC) Entwicklungs-Board selbständig verschiedene Echtzeit-Anwendungen programmieren und diese an realen Prozessen, die ebenfalls beim Übungsbetrieb zur Verfügung gestellt werden, erproben.

Der Vorlesungsteil beginnt einerseits mit einer Übersicht über Micro-Controller und ihren spezifischen Merkmalen.. Hierzu wird deren Architektur (CPU, Speicherorganisation) sowie Bussysteme behandelt. Weitere Schwerpunkte sind die Initialisierung, Behandlung von Interrupts, Timer, Counter, sowie Capture- und Compare-Funktionseinheiten sowie die Pulsbreiten-Modulatoren, die u. A. bei der Steuerung von Wechselrichtern und Motoren benötigt werden.

Der zweite Teil der Vorlesung behandelt sowohl Topologie als auch Ansteuerungsverfahren für eine umrichtergespeiste Asynchronmaschinen (ASM). Weiterhin werden die Konzepte für die Drehoment-Regelung sowie die Drehzahlregelung sowie die dazu gehörige Geberauswertung diskutiert. Der Vorlesungsteil wird innerhalb des ersten Monats präsentiert.

Zur Programmierung von Controllern sind Kenntnisse der Programmiersprache C erforderlich mit Schwerpunkt auf hardwarenahe Programmierung. Daran anschließend haben die Studenten die notwendigen Voraussetzungen, um den praktischen Übungsteil zu bearbeiten.

Der Übungsteil gliedert sich weiterhin in folgende Hauptabschnitte: Handling der Entwicklungsumgebung, Programmieren einer einfachen Task-Verwaltung mit ersten Echtzeit-Anwendungen, einen Drehzahl Regelkreis einer ASM auf Mikrocontroller zu implementieren, und schließlich mit der Hilfe MATLAB Simulink Model Based Design und HDL Coder die gleiche Regelkreis auf FPGA zu realisieren.


Voraussetzungen:

C Programmierung Kenntnisse
MATLAB Simulink

Wünschenswerte Voraussetzungen:
Digitale Regelungssysteme 1

Form der Prüfungsleistung:
Schriftlich

Voraussetzungen für die Prüfungszulassung:
Die Praktische Übung vollständig durchzuführen

Zyklus:
jedes Semester (1+3)

Online Angebote:
moodle

Kontakt:
Ali Montazeri, M.Sc.