This course provides the students with the needed knowledge and skills for the development of embedded systems using FPGAs. In this course, the students get familiar with the fundamentals of embedded systems and FPGAs. They learn how such systems are designed and how the hardware and software for such systems need to be developed.

This course is composed of lectures and lab sessions, in which the students have the opportunity to work with real examples and experiment the knowledge that they have acquired during the lectures.


Seminar-Veranstaltung mit unterschiedlichen Themen aus dem Bereich Embedded Systems

Das Ziel des Moduls ist das Vermitteln von Kenntnissen, Fähigkeiten und Kompetenzen für das Design von eingebetteten Echtzeitsystemen. Das Modul konzentriert sich auf die Systemaspekte verteilter eingebetteter Echtzeitsysteme und vermittelt die zentralen Anforderungen (z.B. Echtzeitverhalten, Determinismus, Zuverlässigkeit, Composability) sowie passende Methoden zu deren Unterstützung.
Studierende sollen mit verschiedenen Paradigmen und Designprinzipien vertraut werden, sodass sie diese in konkreten Applikationsproblemen einsetzen können. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Umgang mit gegenläufigen Systemeigenschaften (z.B. Flexibilität vs. Composability, offene Systeme vs. zeitliche Garantien) und der Kompetenz zum Einsatz der passenden Designprinzipien und -methoden in einer gegebenen Problemstellung.
Neben fundamentalen Grundlagen (z.B. globale Zeit, Scheduling) sollen Kenntnisse aus neuen Entwicklungen vermittelt werden (z.B. Internet of Things) um somit die Grundlage für Forschungsaktivitäten im Bereich eingebetteter Echtzeitsystemen zu schaffen.
Das theoretische Wissen über eingebettete Echtzeitsysteme wird durch Fallbeispiele und Systemarchitekturen aus verschiedenen Domänen (z.B. Automobilindustrie, Flugzeugindustrie) ergänzt. Der Übungsteil vertieft dieses Wissen durch praktische Aufgaben zu den Vorlesungsinhalten (z.B. Programmierung eines eingebetteten Systems mit Mikrocontrollern, Scheduling,
Speicherverwaltung, Zeitanalyse).
Inhalt:
  • Kontext und Anforderungen eingebetteter Echtzeitsysteme
  • Komplexität
  • Modellierung eingebetteter Echtzeitsysteme
  • Globale Zeit und zeitliche Relationen
  • Dependability
  • Echtzeitkommunikation
  • Echtzeitbetriebssysteme
  • Real-Time Scheduling
  • Interaktion mit der Umgebung
  • Design eingebetteter Systeme
  • Validierung
  • Internet of Things
  • Beispiele von Systemarchitekturen für eingebettete Echtzeitsysteme

The purposes of the course are to become acquainted with application fields of embedded control systems and to understand working methods to develop embedded control systems. Participants of the course will understand models of embedded control systems and comprehend the interplay of software and hardware with the physical environment. In addition, we will work with state-of-the-art development tools for real-time simulation and rapid control prototyping (such as MATLAB/Simulink), while also conveying the background knowledge (numerical mathematics, operating systems, system theory) to understand the functionality of these development tools.


Übung im Wintersemester

  • Abstraktionsebenen, Schaltungsentwurf (Beispiel)
  • Logik- und Fehlersimulation
  • Fehlerdiagnose
  • CMOS-Technologie
  • CMOS-Gatterlogik
  • Schaltungstechnik mit Passtransistoren
  • Multiplexer-Schaltungstechnik
  • Tristate-Realisierungen