Aktuelles
Die Scheine sind nun ausgestellt und können ab sofort im Sekretariat der Abteilung
(Raum O27/319) abgeholt werden.
Bitte persönlich vorbeikommen und den gültigen Studierendenausweis mitbringen,
da euch der Schein sonst nicht ausgehändigt wird.
Laborpraktikum Robotik
Kürzel
CS7600.000
Leistungspunkte
6
Semesterwochenstunden
5
Sprache
Deutsch
Moduldauer
1 Semester
Turnus
Jährlich im Sommersemester
Modulverantwortlicher
Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka
Dozenten
Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka, Dipl.-Inform. Kilian Kempf
Studiengänge
Informatik, Dipl, Studienbeginn WiSe oder SoSe, Wahl, ab 5. Fachsemester
Informatik, MSc, Studienbeginn WiSe oder SoSe, Wahl
Medieninformatik, Dipl, Studienbeginn WiSe oder SoSe, Wahl, ab 5. Fachsemester
Medieninformatik, MSc, Studienbeginn WiSe ode SoSe, Wahl
Elektrotechnik, Dipl, Studienbeginn WiSe oder SoSe, Wahl, ab 5. Fachsemester
Elektrotechnik, MSc, Studienbeginn WiSe oder SoSe, Wahl
Informationssystemtechnik, MSc, Studienbeginn WiSe ode SoSe, Wahl
Voraussetzungen
Bachelor oder Vordiplom im jeweiligen Studiengang.
Kenntnisse der Hardwarebeschreibungssprache VHDL sowie der Programmiersprache C sind von Vorteil.
Lernziele
Anwendung von Ideen und Methodiken aus dem Bereich der eingebetteten Systeme anhand typischer Aufgaben aus der Robotik.
Inhalt
In dem Laborpraktikum sollen praktische Fähigkeiten zur Hardware-/Software-Implementierung eingebetteter Systeme auf den Bereich der Robotik angewandt werden. Hierzu werden in Zweiergruppen Versuche aus den folgenden Themenbereichen durchgeführt:
- VHDL / Altera-Tools sowie Nios II Softcore-Prozessoren
- Einbindung selbst erstellter VHDL-Komponenten
- Ansteuerung von Robotermodellen (Laufrobotern)
- Elementare Bildverarbeitung
- HW/SW-Design am Bespiel einer Drehzahlregelung
In Abhängigkeit von der Anzahl der Teilnehmer sowie deren Vorkenntnissen werden die aufwendigeren Versuche in mehrere "Stationen" unterteilt, die dann nach einer gemeinsamen grundlegenden Einarbeitung von den einzelnen Gruppen durchlaufen werden.
Literatur
Jürgen Teich, Digitale Hardware/Software Systeme, Springer
Jean J. Labrosse, Embedded Systems Building Blocks, Second Edition, CMP Books
Jürgen Reichardt, Bernd Schwarz, VHDL-Synthese, 4. Auflage, Oldenbourg
Giovanni De Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, MCGraw-Hill, Inc.
Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Programmieren in C, 2. Ausgabe (ANSI C), Hanser
Lehrveranstaltungen und Lehrformen
Informatik (P), 5 SWS, 6 LP
Medieninformatik (P), 5 SWS, 6 LP
Elektrotechnik (P), 5 SWS, 6 LP
Informationssystemtechnik (P), 5 SWS, 6 LP
Leistungsnachweise und Prüfungen
Praktikumsschein
Notenbildung
Scheinkriterium ist die erfolgreiche Teilnahme an allen Praktikumsversuchen.
Weiterhin werden zu Beginn jedes Termins mit einigen Gruppen kleine Kolloquien abgehalten, um ausreichende Vorbereitung auf den Übungstermin zu überprüfen.
Grundlage für
-
Kernfach
Technische Informatik
Vertiefungsgebiet
Eingebettete Systeme, Verteilte Systeme, Rechnerarchitektur
Organisatorisches
Vorbesprechung
Donnerstag, 23.04.2009, 11:00 - 12:00 Uhr, Raum O27/311
Termin
Wöchentliches Laborpraktikum - Dienstags, 09:00 bis 13:00 Uhr
Mailingliste
Name der Liste: lrob09.esys
Um sich auf der Liste einzutragen, gibt es die folgenden beiden Möglichkeiten:
- Entweder über die Weboberfläche der Listensoftware. Dort mit der KIZ-Adresse links oben einloggen und anschließend "subscribe" wählen.
- Oder per eMail an die Adresse sympa[at]lists.uni-ulm.de und dem folgenden Text (ohne Umbruch) als Inhalt:
subscribe lrob09.esys
Vorbereitung
Für die Programmierung der FPGA-Boards werden wir die Software "Quartus II" der Firma Altera verwenden (welche auch als kostenlose Webedition verfügbar ist). Eine Einführung ist durch folgendes Tutorial gegeben, das wir beim ersten Praktikumstermin bearbeiten werden:
Eine generelle Einführung in die Hardwarebeschreibungssprache VHDL ist beispielsweise in folgenden Crashkursen zu finden:
Robotik
Grundlagen zur Ansteuerung der von uns verwendeten Servomotoren mittels eines PPM-Signals sowie Auswertung ihrer Stromaufnahme zur Kraftmessung:
SOPC
Folgende Tutorials sollen an die Verwendung des Nios II Softcore-Prozessors sowie des SOPC-Builders (System On a Programmable Chip) heranführen:
tut_sopc_introduction_vhdl.pdf (generelle Verwendung)
tut_DE2_sdram_vhdl.pdf (Benutzung des externen SDRAMs auf den DE2-Boards)
Avalon-MM
Einbindung von eigenen Komponenten in das SOPC mittels des Systembusses Avalon-MM:
qts_qii54001.pdf
qts_qii54003.pdf
qts_qii54004.pdf
qts_qii54005.pdf
Vollständige Spezifikation des Avalon Interface (das darin enthaltene Avalon-ST ist für uns vorerst uninteressant):
HAL und Treiber
Einblick in die Funktionsweise und Verwendung des Altera HAL (Hardware-Abstraction-Layer) sowie die Programmierung eigener Treiber für den HAL:
Ansteuerung der Servoplatinen
Pinout der GPIO-Stecker:
GPIO_x_10: Summensignal (PPM)
GPIO_x_12: Servolast 1 (PWM)
...
GPIO_x_18: Servolast 7 (PWM)