Master Mechatronik und Robotik

Als Mechatroniker*in vereinen Sie Kompetenzen aus den zentralen Ingenieursdisziplinen Elektrotechnik und Maschinenbau sowie der Informatik. Diese verbinden Sie zu einem interdisziplinären und systemtechnischen Denken, welches auf dem Arbeitsmarkt immer mehr gefragt ist.
Bewerbung Studienberatung
Fakultät EMI

Modulhandbuch

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Embedded Systems und industrielle Netzwerke

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundkenntnisse über Kommunikationsprotokolle

Ingenieur-Informatik

Embedded Systems 1
Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden erlangen einen vertieften Einblick in den internen Aufbau von Kommunikationsprotokollen. Auf diese Weise lernen sie auch die wichtigsten Entwurfsparadigmen kennen und sind auf diese Weise in der Lage, nicht nur das für die Anwendung optimale Kommunikationsprotokoll auszuwählen und einzusetzen, sondern auch, entsprechende Anpassungen und Erweiterungen selbst zu entwerfen.

Die Studierenden erlernen Methoden, um Embedded Echtzeitsysteme entsprechend den zeitlichen Vorgaben zu entwerfen und zu implementieren.
Dauer 2
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Embedded und industrielle Netzwerke: K60, Labor Embedded und industrielle Netzwerke: LA, Embedded Echtzeitsysteme: K60
Leistungspunkte Noten

Die Modulnote entspricht der Note der beiden Klausuren K60 (je 50%).
Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Axel Sikora
Empf. Semester 1+2
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Master-Studiengang MMR, Schwerpunkt Robotik
Veranstaltungen

Embedded und industrielle Netzwerke

Art Vorlesung
Nr. EMI2205
SWS 2.0
Lerninhalt

Learning content:
1) Introduction
1.1) Reference models
1.2) Service models
2) Real time capability
2.1) Requirements
2.2) Channel access protocols
3) Examples of protocols
3.1) Ethernet
3.2) Industrial Ethernet
3.3) Profinet
3.4) TSN Ethernet
4) Application programming
4.1) Socket interfaces
4.2) Embedded Web Programming
4.3) Best Practices for Embedded Implementation of Network Protocols
4.4) IoT Application Protocols - Introduction
4.5) IoT Application Protocols - Examples
4.6) IoT Application Protocols - OPC UA
4.7) Device descriptions
Literatur

Cirani, S., Ferrari, G., Picone, M., Veltri, L. „Internet of Things: Architectures, Protocols and Standards“, Wiley, 2018.

Jeschke, S., Brecher, C., Song, H. Rawat, D.B., „Industrial Internet of Things: Cybermanufacturing Systems”, Springer Verlag, 2016.

Schleipen, M., „Praxishandbuch OPC UA: Grundlagen - Implementierung - Nachrüstung – Praxisbeispiele“, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, 2019

Schnell, G., Wiedemann, B., Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik: Grundlagen, Systeme und Trends der industriellen Kommunikation, Vieweg+Teubner Verlag, 2008

Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, Carl Hanser Verlag, 2003

Lab Embedded und Industrial Networks

Art Labor
Nr. EMI2206
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Praktische Nutzung von Schnittstellen an Embedded Systemen anhand ARM Cortex-M3 Plattform durch Parametrierung, Programmierung und Analyse der Netzwerkkommunikation
  • Messung von Kommunikationsparametern in industriellen Netzwerkprotokollen PROFINET und Real Time Ethernet
  • Verwendung von Anwendungsprotokoll HTTP über TCP/IP anhand eines Embedded Webservers

Laborversuche:

  1. Ethernet-Programmierung
  2. Socket-Programmierung mit UDP
  3. Socket-Programmierung mit TCP
  4. Embedded Webserver Programmierung zur Nutzung von HTTP
  5. Programmierung von OPC UA-Server-Anwendungen
  6. Real-Time & TSN-Ethernet

 

 
Literatur
  • wie in der Vorlesung,
  • sowie einschlägige Datenblätter, die auf dem Entwicklungsserver bereitgestellt werden.

 

 

Embedded Echtzeitsysteme

Art Vorlesung
Nr. EMI2251
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Embedded Echtzeitsysteme (EEZS)
  • Architektur von EEZS
  • Scheduling
  • RTOS: Systemgrundlagen 1
  • RTOS: Task
  • RTOS: Scheduling
  • RTOS: Queues
  • RTOS: Mutexe, Semaphore und Gatekeeper
  • Mixed Mode mit native Interrupts am Beispiel des Cortex-M
  • RTOS: Notifications und EventGroups
  • RTOS: Streambuffer und Messagebuffer
  • RTOS: Systemgrundlagen 2
Literatur

Xiaocong Fan: Real-Time Embedded Systems, Newnes, 2015

Brian Amos: Hands-On RTOS with Microcontrollers: Building real-time embedded systems using FreeRTOS, STM32 MCUs, and SEGGER debug tools, Packt Publishing, 2020

Jacob Beningo: Embedded Software Design, Apress, 2022

K.C. Wang: Embedded and Real-Time Operating Systems, Springer, 2017

Jim Cooling: Real-time Operating Systems Book 1: The Theory, Independently published, 2017

Jim Cooling: Real-time Operating Systems Book 2: The Practice, Independently published, 2. Auflage , 2019
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