Программирование систем реального времени и микросхем ПЛИС

Цель – совершенствование имеющихся и (или) приобретение новых навыков использования модуля LabVIEW Real-Time для разработки надежных приложений с детерминированным поведением; приобретение навыка создания детерминированных систем мониторинга и управления на основе программного обеспечения NI LabVIEW и аппаратной платформы NI CompactRIO, необходимых для профессиональной деятельности.
Достижению цели будет способствовать решение следующих задач:
- получение практического навыка разработки робастных, надежных, детерминированных систем измерения и управления, а также внедрения системы реального времени (РВ) LabVIEW;
- получение навыков установки и конфигурирования оборудования и программного обеспечения, изучение основ программирования и оптимальных методов реализации каждой из трёх составляющих частей: хост-программы, взаимодействующей с оператором; программы реального времени и программы для ПЛИС (FPGA), предназначенной для реализации детерминированного ввода/вывода и алгоритмов управления.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:
• выбрать наиболее подходящее оборудование для данного приложения РВ;
• уменьшить отклонения в приложении РВ;
• выбрать подходящий метод обмена информацией;
• калибровать приложение РВ и запускать его в работу;
• создать реальную систему управления и мониторинга с помощью практических упражнений, выполняемых при обучении.

В результате освоения программы обучающийся должен знать:
• сущность модуля LabVIEW Real-Time для разработки надежных приложений с детерминированным поведением;
• концепции реального времени и детерминизма;
• сущность системы CompactRIO, области ее применения и входящие компоненты.

В результате освоения программы обучающийся должен приобрести практический опыт:
• разработки надежных приложений с детерминированным поведением;
• оптимизации задач реального времени;
• настройки и коммуникации с устройствами РВ;
• добавления CompactRIO в список удаленных систем;
• добавления целевого устройства CompactRIO;
• тактирования.

Часов в программе

22,00 часа

лекции

40,00 часов

практика

8,00 часов

самостоятельная

2,00 часа

промежуточная аттестация

72,00 часа

всего

Материально-технические условия реализации программы:

Вид занятий: Лекции
Требуемое ПО:
MS Teams
MS Windows
NI LabVIEW
Модули и библиотеки NI LabVIEW

Вид занятий: Практические занятия
Требуемое ПО:
MS Teams
MS Windows
NI LabVIEW
Модули и библиотеки NI LabVIEW
Measurement & Automation Explorer
RT Communication Wizard
FPGA Wizard

Вид занятий: Самостоятельная работа
Требуемое ПО:
MS Teams
MS Windows
NI LabVIEW
Модули и библиотеки NI LabVIEW
Measurement & Automation Explorer
RT Communication Wizard
FPGA Wizard

Информационные ресуры

https://www.ni.com/ru-ru.html - официальный сайт корпорации National Instruments.

http://ni.spbstu.ru/ - официальный сайт Международного научно-образовательного центра «National Instruments – Политехник»

Образовательные ресуры

https://dl-phnt.spbstu.ru/ - Портал дистанционных образовательных технологий СПбПУ Петра Великого

Учебно-методические материалы

Методы, формы и технологии

При аудиторной организации образовательного процесса используются традиционные образовательные технологии: лекции, читаемые с применением мультимедийного проекционного оборудования, и практические занятия, проводимые в компьютерном классе.
При контактной организации образовательного процесса используются дистанционные образовательные технологии: лекции и практики, реализуются в форме вебинаров с использованием платформы MS Teams.
При самостоятельном изучении (без непосредственного участия преподавателя, но под его руководством) образовательный процесс строится на основе дистанционных образовательных технологий: видеолекции, практические задания и тесты. Все материалы доступны на портале информационно-образовательной среды MOODLE.

Методические разработки

Модуль разработали и сопровождают преподаватели Международного научно-образовательного центра (МНОЦ) “National Instruments – Политехник” .
Разработан ряд практических занятий, направленных на формирование у обучающихся профессиональных компетенций.
Созданы учебные стенды на основе системы реального времени, модульные приборы на основе Compact DAQ и PXI, система реконфигурируемого ввода-вывода на базе ПЛИС Compact RIO.

Материалы курса

Презентации и видеолекции преподавателей-экспертов.

Учебная литература

1. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех + CD. 4-е издание, переработанное и дополненное. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 904с.
2. Баран Е.Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые измерительные и управляющие системы. - М.: ДМК Прес, 2009. – 448с.
3. Блюм П. LabVIEW: стиль программирования. – М.: ДМК Пресс, 2013. – 400 с.
4. Блюм П. LabVIEW: Профессиональное программирование в LabVIEW. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 400 с.
5. Блюм П. LabVIEW: LabVIEW. Практический курс для инженеров и разработчиков. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 207 с.
6. Суранов А.Я. LabVIEW 8.20. Справочник по функциям. – М.: ДМК Пресс, 2007 г., 536 с.

Темы

Введение в системы реального времени Конфигурирование оборудования Архитектура приложения реального времени Синхронизация приложений и прием данных Связь, передача информации Проверка приложения Запуск приложения Специальное применение Введение: платформа CompactRIO Конфигурирование системы CompactRIO Реализация архитектуры приложения Программирование ПЛИС Программирование контроллера реального времени Программирование компьютера с ОС Windows Обмен данными и синхронизация Мастер FPGA Wizard

Лекции
1,00ч

Практические занятия
2,00ч

Всего
3,00ч

Промежуточная аттестация 2,00 часа

Промежуточная аттестация проводится в форме зачета.