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1Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Prof. Dr. Uwe Brinkschulte
Lehrstuhl für Eingebettete Systeme
Robert-Mayer-Straße 11-15
Sekretariat: Linda Stapleton, Raum 211a
2Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Forschungsgebiete
Hard- und Software für eingebettete SystemeHard- und Software für eingebettete Systeme
Im Speziellen:
• Mikrocontroller & Mikroprozessoren• Eingebettete Echtzeitsysteme• Verteilte eingebettete Systeme• Echtzeit-Middleware• Organic Computing• Selbst-Organisation und Echtzeit
3Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Projekte
Middlewarekern OSA+
Anwen-dungs-dienst
Anwen-dungs-dienst
…
Basis-dienste
Erwei-terungs-dienste
Body / Emotions
Sinus Node
Myocardial Cell
Parasympathetic Nervous System
Sympathetic Nervous System
Low
Pow
er –
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ime Mod. 1 Mod. 2
Learning/ Adaptation
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Organic Manager
Control Loop
Environment / Task
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Processing Cells
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Atrioventricular Node
Control Loop
Sensor
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PC
Legende:
Komodo CAR-SoC CARISMA DODOrg
OSA+ SIMON
SELINA
REMIS
4Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Lehre
Vorlesungen Hardware-Architektur & Rechnersysteme SS Computer Architecture WS Eingebettete Systeme WS (2 jährig) Spezielle Themen bei Eingebetteten Systemen - Organic
Computing SS (2 jährig)
Praktika Grundlagen Hardwaresysteme SS Mikrocontroller & Eingebettete Systeme WS
Seminare Robuste Systemarchitekturen – Organic Computing WS
5Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Vorlesung Eingebettete Systeme
Inhalte:
Hardware-Plattformen für eingebettete Systeme
Busse zum Umfeld
Echtzeitaspekte der Software
Entwurf verteilter eingebettete Systeme
Organic Computing
6Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Vorlesung Eingebettete Systeme
Vermittelt werden sollen:
Verständnis für die Besonderheiten des Entwurfs und der Implementierung eingebetteter Systeme
Zielarchitekturen in Hard- und Software grundlegend und in Vertiefung
Wichtige Aspekte wie Echtzeitverhalten, Ressourcenschonung sowie Verteilung und deren Wechselwirkung
Neuester Forschungstrends, aktuelle Probleme und deren künftige Lösungsmöglichkeiten
7Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Vorlesung Eingebettete Systeme
WS 2010/2011
Prof. Dr. U. Brinkschulte
8Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Vorlesungsinhalte und -strukturierung
1. Grundlagen (1,5 Einh.)
2. Hardware-Plattformen (11,5 Einh.)
3. Busse zum Umfeld (3 Einh.)
4. Echtzeitaspekte der Software (4 Einh.)
5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme(4 Einh.)
6. Organic Computing (3 Einh.)
9Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Literatur
[1] Brinkschulte, Ungerer
Mikrocontroller und Mikroprozessoren
3. Auflage, Springer Verlag, Heidelberg, 2010
[2] Wörn, Brinkschulte
Echtzeitsysteme
Springerverlag, Heidelberg, 2005
10Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
1. Grundlagen 1.1 Eingebettete Systeme 1.2 Ubiquitäre Systeme 1.3 Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Signalprozessoren und SoC 1.4 PC Systeme 1.5 Modellierung
2. Hardware-Plattformen 2.1 Mikrocontroller 2.1.1 Abgrenzung zu Mikroprozessoren 2.1.2 Anwendungsfelder 2.1.3 Leistungsklassen und Familien 2.1.4 Auswahlkriterien für den Einsatz von Mikrocontrollern 2.1.5 Softwareentwicklung 2.2 Systems on Chip (SoC) 2.3 Energiespartechniken 2.4 Java und Java-Prozessoren für eingebettete Systeme
[1] Kap. 1
[2] Kap. 1.3 u. 1.4
Literatur
[1] Kap. 3
11Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
2.5 Mikrocontroller-Komponenten 2.5.1 Prozessorkerne 2.5.2 Ein-/Ausgabeeinheiten 2.5.3 Zeitgeberbasierte Einheiten 2.5.4 Speicher 2.5.5 Unterbrechungssteuerung 2.5.6 DMA 2.5.7 Erweiterungsbus 2.6 Mikrocontroller-Beispiele 2.6.1 ATmega128A - ein kompakter Mikrocontroller 2.6.2 PXA 270 – ein Hochleistungs-Mikrocontroller 2.6.3 MCore - optimiert für niedrigen Energieverbrauch 2.6.4 Komodo - ein Forschungs-Mikrocontroller 2.7 Signalprozessoren 2.7.1 Einiges zur Theorie der digitalen Signalverarbeitung 2.7.2 Abgrenzung zu Mikrocontrollern und Mikroprozessoren 2.8 Signalprozessor-Beispiele 2.8.1 Ein einfacher Signalprozessor 2.8.2 Ein Hochleistungs-Signalprozessor 2.9 Analoge Schnittstellen
[1] Kap. 4
[1] Kap. 5
[2] Kap. 3.3
12Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
3. Busse zum Umfeld 3.1 Peripheriebusse 3.1.1 USB 3.2 Feldbusse 3.2.1 Überblick und Anwendungen 3.2.2 Der ProfiBus 3.2.3 Der CanBus 3.2.4 Der INTERBUS 3.2.5 ASI 3.2.6 EIB
4. Echtzeitaspekte der Software 4.1 Grundlagen von Echtzeitsystemen 4.2 Echtzeitprogrammierung 4.2.1 Synchrone Programmierung 4.2.2 Asynchrone Programmierung 4.3 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen
[2] Kap. 5
[2] Kap. 4.4
[2] Kap. 6
13Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
4.4 Echtzeitscheduling 4.4.1 FIFO-Scheduling 4.4.2 Fixed-Priority-Scheduling 4.4.3 EDF-Scheduling 4.4.4 LLF-Scheduling 4.4.5 Time-Slice-Scheduling 4.4.6 Guaranteed Percentage Scheduling 4.5 Synchronisation und Kommunikation 4.5.1 Synchronisation gemeinsamer Betriebsmittel 4.5.2 Task-Kommunikation 4.6 Speicher- und IO-Verwaltung 4.6.1 Speicherverwaltung 4.6.2 IO-Verwaltung 4.7 Klassifizierung und Beispiele von Echtzeitbetriebssystemen 4.7.1 QNX 4.7.2 Posix 4.7.3 RTLinux
[2] Kap. 6
14Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
5. Entwurf verteilter eingebetteter Systeme 5.1 Anforderungen und Architekturen 5.2 Entwurfsmuster “Dienstorientierte Architektur” 5.3 Middleware als Systemplattform 5.3.1 Aufgaben der Systemplattform 5.3.2 Middleware 5.4 OSA+ 5.5 CORBA und RT-CORBA 5.6 Verteilte Mess- und Stelldienste 5.6.1 Grundlagen 5.6.2 Ein verteilter Mess- und Stelldienst
[2] Kap. 7
15Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Detaillierte Inhalte
6. Organic Computing 6.1 Grundlagen des Organic Computing 6.2 Organic Computing und Systems on Chip 6.2.1 Autonomic Systems on Chip (ASoC) 6.2.2 Connective Autonomic Real-time Systems on Chip (CARSoC) 6.3 Organic Computing und Middleware 6.3.1 OSA+ als „organische Middleware“, neue Konzepte, Organic Manager 6.3.2 DodOrg - Digital On Demand Computing Organism 6.4 Ein künstliche Hormonsystem zur Taskzuordnung in verteilten
eingebetteten Systemen
6.4.1 Natürliches Hormonsystem 6.4.2 Künstliches Hormonsystem 6.4.3 Künstlichen Hormone 6.4.4 Dynamik des Hormonsystems 6.4.5 Datenaufkommen der Hormonausschüttung 6.4.6 Güte der Taskzuordnung
[1] Kap. 3.6.4
[1] Kap. 3.6.4
16Goethe-Universität Frankfurt am Main – Lehrstuhl für Eingebettete Systeme - Prof. Dr. U. Brinkschulte
Organisatorisches
Folien und Übungsblätter verfügbar unter
http://www.es.cs.uni-frankfurt.de/index.php?id=158
Vorlesung: Dienstag 13:00 – 16:00, SR 11, RM 11-15
Uwe Brinkschulte, Mathias Pacher
Übung: Donnerstag 13:00 – 14:00, SR 307, RM 11-15
Ankündigung in der Vorlesung
Mitarbeiter des Lehrstuhls
