Embedded Systems

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 10.0 vom 23.02.2023

11B0120

Embedded Systems

• Elektrotechnik (B.Sc.)
• Elektrotechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
• Informatik - Technische Informatik (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Elektrotechnik (M.Ed.)
• Mechatronik (B.Sc.)
• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Informatik - Medieninformatik (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Informationstechnik (M.Ed.)

3

Embedded Systems (deutsch: eingebettete Systeme) sind kombinierte Hardware/Software-Systeme die für ein spezielles Einsatzgebiet entworfen werden.Anders als Universalrechner verfügen sie nur über die zum Einsatzfall passenden Ressourcen (Hauptspeicher, Rechenleistung, Ein/Ausgabe, Netzwerkschnittstellen, Dateisysteme, etc), die Anwendungen sind i. A. harten Echtzeitbedingungen Unterworfen. Nach erfolgreicher Teilnahme an dem Modul sind Studierende in der Lage, Echtzeitsoftware mit und ohne Einsatz eines Echtzeitbetriebssystems ressourcenschonend zu entwerfen und zu implementieren. Sie können Hard- und Softwarekomponenten ökonomisch für gegebene Anforderungen bewerten.

1. Architektur von Embedded Systemen
2. Embedded Prozessoren
3. Peripherie und ihre Echtzeitrelevanz
4. Programmierung mit knappen Ressourcen
5. Programmimplementierung: Booten, Cross-Compilieren, Linken, Laden, Remote-Debugging
6. Betriebssystemkerne: Prozessmanagement, Scheduling, Prozeßkommunikation, Interrupt-Verarbeitung, Hardware-Abstraktion
7. Echtzeitverhalten
8. Programmierung von Embedded Systemen am Beispiel einfacher Anwendungen mit und ohne Echtzeitbetriebssystem.

Wissensverbreiterung
Die Studierenden erhalten in diesem Modul ein breites Wissen über eingebettete Systeme, für welche die Randbedingungen eingeschränkter Ressourcen und Hardwareabhängigkeiten gelten. Insbesondere kennen Sie die Prozesse der modernen Softwareentwicklung für diese Systeme.
Wissensvertiefung
Die Studierenden verfügen über das Wissen, wie Software für eingebettete Systeme strukturiert ist. Sie kennen den Entwurfsprozess und die Werkzeuge zur Erstellung von Software für diese Systeme. Sie verstehen die Konzepte, um eingebettete Software zu testen.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können die Werkzeuge, mit denen der Entwurfsprozess für eingebettete Systeme unterstützt wird, auswählen und anwenden.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können geeignete eingebettete Systeme für eine vorgegebene Aufgabe spezifizieren, ein geeignetes Softwarekonzept dazu erstellen und notwendige Werkzeuge und Testumgebungen auswählen. Dabei gehen sie methodisch und strukturiert vor und nutzen professionelle Hilfsmittel.
Sie können Problemstellungen und ihre Lösungsvorschläge argumentativ gegenüber Fachleuten vertreten.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verstehen, wie sich eingebettete Systeme in ein Gesamtsystem einbinden.

Die Veranstaltung besteht aus einer Vorlesung und einem Laborpraktikum. In der Vorlesung und dem darauf abgestimmten Praktikum werden die Inhalte des Moduls theoretisch vermittelt und praktisch nachvollzogen.

Mathematik 3 (TI), Mathematik 2 (E/Me), Programmierung 2 (E/Me), Programmierung 3 (TI), Betriebssysteme, Rechnerarchitekturen, Mikrorechnertechnik

Wübbelmann, Jürgen

• Eikerling, Heinz-Josef
• Wübbelmann, Jürgen
• Uelschen, Michael

5

Wörn, Brinkschulte: Echtzeitsysteme, Springer, 2005 Peter Marwedel: Embedded System Design, Springer, 2011K. Berns, B. Schürmann, M. Trapp: Eingebettete Systeme, Vieweg+Teubner, 2010Bruce Powel Douglass: Design Patterns for Embedded Systems in C, Newnes, 2011Joseph Yiu, The Definitive Guide to The ARM CORTEX-M3, Newnes, 2010Bollow, Homann, Köhn: C und C++ für Embedded Systeme, mitp, 2008Richard Barry: Mastering the FreeRTOS™ Real Time Kernel, Real Time Engineers Ltd. 2016Michael Barr, Anthony Massa: Programming Embedded Systems, O‘Reilly, 2007

• Klausur 2-stündig
• Projektbericht, schriftlich

Experimentelle Arbeit

Nach Wahl der Lehrenden

1 Semester

Wintersemester und Sommersemester

Deutsch