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Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Lehrstuhl für Eingebettete Systeme [email protected] Robert-Mayer-Straße 11-15 Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211a [email protected]. Forschungsgebiete. Hard- und Software für eingebettete Systeme Im Speziellen:. - PowerPoint PPT Presentation
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Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte1
Prof. Dr. Uwe Brinkschulte
Lehrstuhl für Eingebettete Systeme
Robert-Mayer-Straße 11-15
Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211a
Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte2
Forschungsgebiete
Hard- und Software für eingebettete SystemeHard- und Software für eingebettete Systeme
Im Speziellen:
• Mikrocontroller & Mikroprozessoren• Eingebettete Echtzeitsysteme• Verteilte eingebettete Systeme• Echtzeit-Middleware• Organic Computing• Selbst-Organisation und Echtzeit
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Projekte
Middlewarekern OSA+
Anwen-dungs-dienst
Anwen-dungs-dienst
…
Basis-dienste
Erwei-terungs-dienste
Body / Emotions
Sinus Node
Myocardial Cell
Parasympathetic Nervous System
Sympathetic Nervous System
Low
Pow
er –
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ime Mod. 1 Mod. 2
Learning/ Adaptation
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Algo- rithm
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Organic Manager
Control Loop
Environment / Task
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Processing Cells
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PC PC PC
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Atrioventricular Node
Control Loop
Komodo CAR-SoC CARISMA DODOrg
OSA+REMIS
MixedCoreSoC
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Lehre
Vorlesungen Hardware-Architektur & Rechnersysteme Computer Architecture Eingebettete Systeme Eingebettete Systeme 2 Aktuelle Themen bei Eingebetteten Systemen
Praktika Grundlagen Hardwaresysteme Mikrocontroller & Eingebettete Systeme – Bachelor / Master
Seminare Robuste Systemarchitekturen – Organic Computing
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Vorlesung Eingebettete Systeme
Inhalte:
Hardware-Plattformen für eingebettete Systeme
Busse zum Umfeld
Echtzeitaspekte der Software
Entwurf verteilter eingebettete Systeme
Organic Computing
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Vorlesung Eingebettete Systeme
Vermittelt werden sollen:
Verständnis für die Besonderheiten des Entwurfs und der Implementierung eingebetteter Systeme
Zielarchitekturen in Hard- und Software grundlegend und in Vertiefung
Wichtige Aspekte wie Echtzeitverhalten, Ressourcenschonung sowie Verteilung und deren Wechselwirkung
Neuester Forschungstrends, aktuelle Probleme und deren künftige Lösungsmöglichkeiten
Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte7
Vorlesung Eingebettete Systeme
WS 2012
Prof. Dr. U. Brinkschulte
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Vorlesungsinhalte und -strukturierung
1. Grundlagen (1,5 Einh.)
2. Hardware-Plattformen (11,5 Einh.)
3. Busse zum Umfeld (3 Einh.)
4. Echtzeitaspekte der Software (4 Einh.)
5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme(4 Einh.)
6. Organic Computing (3 Einh.)
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Literatur
[1] Brinkschulte, Ungerer
Mikrocontroller und Mikroprozessoren
3. Auflage, Springer Verlag, Heidelberg, 2010
[2] Wörn, Brinkschulte
Echtzeitsysteme
Springerverlag, Heidelberg, 2005
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Detaillierte Inhalte
1. Grundlagen 1.1 Eingebettete Systeme 1.2 Ubiquitäre Systeme 1.3 Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Signalprozessoren und SoC 1.4 PC Systeme 1.5 Modellierung
2. Hardware-Plattformen 2.1 Mikrocontroller 2.1.1 Abgrenzung zu Mikroprozessoren 2.1.2 Anwendungsfelder 2.1.3 Leistungsklassen und Familien 2.1.4 Auswahlkriterien für den Einsatz von Mikrocontrollern 2.1.5 Softwareentwicklung 2.2 Systems on Chip (SoC) 2.3 Energiespartechniken 2.4 Java und Java-Prozessoren für eingebettete Systeme
[1] Kap. 1
[2] Kap. 1.3 u. 1.4
Literatur
[1] Kap. 3
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Detaillierte Inhalte
2.5 Mikrocontroller-Komponenten 2.5.1 Prozessorkerne 2.5.2 Ein-/Ausgabeeinheiten 2.5.3 Zeitgeberbasierte Einheiten 2.5.4 Speicher 2.5.5 Unterbrechungssteuerung 2.5.6 DMA 2.5.7 Erweiterungsbus 2.6 Mikrocontroller-Beispiele 2.6.1 ATmega128A - ein kompakter Mikrocontroller 2.6.2 PXA 270 – ein Hochleistungs-Mikrocontroller 2.6.3 MCore - optimiert für niedrigen Energieverbrauch 2.6.4 Komodo - ein Forschungs-Mikrocontroller 2.7 Signalprozessoren 2.7.1 Einiges zur Theorie der digitalen Signalverarbeitung 2.7.2 Abgrenzung zu Mikrocontrollern und Mikroprozessoren 2.8 Signalprozessor-Beispiele 2.8.1 Ein einfacher Signalprozessor 2.8.2 Ein Hochleistungs-Signalprozessor 2.9 Analoge Schnittstellen
[1] Kap. 4
[1] Kap. 5
[2] Kap. 3.3
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Detaillierte Inhalte
3. Busse zum Umfeld 3.1 Peripheriebusse 3.1.1 USB 3.2 Feldbusse 3.2.1 Überblick und Anwendungen 3.2.2 Der ProfiBus 3.2.3 Der CanBus 3.2.4 Der INTERBUS 3.2.5 ASI 3.2.6 EIB
4. Echtzeitaspekte der Software 4.1 Grundlagen von Echtzeitsystemen 4.2 Echtzeitprogrammierung 4.2.1 Synchrone Programmierung 4.2.2 Asynchrone Programmierung 4.3 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen
[2] Kap. 5
[2] Kap. 4.4
[2] Kap. 6
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Detaillierte Inhalte
4.4 Echtzeitscheduling 4.4.1 FIFO-Scheduling 4.4.2 Fixed-Priority-Scheduling 4.4.3 EDF-Scheduling 4.4.4 LLF-Scheduling 4.4.5 Time-Slice-Scheduling 4.4.6 Guaranteed Percentage Scheduling 4.5 Synchronisation und Kommunikation 4.5.1 Synchronisation gemeinsamer Betriebsmittel 4.5.2 Task-Kommunikation 4.6 Speicher- und IO-Verwaltung 4.6.1 Speicherverwaltung 4.6.2 IO-Verwaltung 4.7 Klassifizierung und Beispiele von Echtzeitbetriebssystemen 4.7.1 QNX 4.7.2 Posix 4.7.3 RTLinux
[2] Kap. 6
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Detaillierte Inhalte
5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme 5.1 Anforderungen und Architekturen 5.2 Entwurfsmuster “Dienstorientierte Architektur” 5.3 Middleware als Systemplattform 5.3.1 Aufgaben der Systemplattform 5.3.2 Middleware 5.4 OSA+ 5.5 CORBA und RT-CORBA 5.6 Verteilte Mess- und Stelldienste 5.6.1 Grundlagen 5.6.2 Ein verteilter Mess- und Stelldienst
[2] Kap. 7
Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte15
Detaillierte Inhalte
6. Organic Computing 6.1 Grundlagen des Organic Computing 6.2 Organic Computing und Systems on Chip 6.2.1 Autonomic Systems on Chip (ASoC) 6.2.2 Connective Autonomic Real-time Systems on Chip (CARSoC) 6.3 Organic Computing und Middleware 6.3.1 OSA+ als „organische Middleware“, neue Konzepte, Organic Manager 6.3.2 DodOrg - Digital On Demand Computing Organism 6.4 Ein künstliche Hormonsystem zur Taskzuordnung in verteilten
eingebetteten Systemen
6.4.1 Natürliches Hormonsystem 6.4.2 Künstliches Hormonsystem 6.4.3 Künstlichen Hormone 6.4.4 Dynamik des Hormonsystems 6.4.5 Datenaufkommen der Hormonausschüttung 6.4.6 Güte der Taskzuordnung
[1] Kap. 3.6.4
[1] Kap. 3.6.4
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Organisatorisches
Folien und Übungsblätter verfügbar unter
http://www.es.cs.uni-frankfurt.de
Vorlesung: Dienstag 13:15 – 15:45, SR 11, RM 11-15
Uwe Brinkschulte
Übung: Donnerstag 13:00 – 14:00, SR 307, RM 11-15
Ankündigung in der Vorlesung
Übungsleiter: Daniel Lohn