LABORATORIO DI ARCHITETTURE DI SISTEMI FISSI E MOBILI

Conoscere il paradigma IoT. Conoscere e saper programmare un sistema basato su microcontrollori. Saper prototipare sistemi ibridi Hardware/Software mediante l'uso della piattaforma Arduino. Avere una conoscenza di base per l'implementazione su FPGA. Conoscere la problematiche e le soluzioni per l'interfacciamento con il mondo fisico. Conoscere le problematiche di virtualizzazione ed i Sistemi Operativi in ambito IoT.

Conoscenza dell'architettura dei microprocessori RISC, della programmazione assembly e dei sistemi operativi.

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria ma fortemente consigliata.

Introduzione al paradigma IoT

• Trend tecnologici e sistemi embedded
• Dal sensore al sensore “smart”
• Internet of Things e scenari applicativi

Interfaccia con il mondo fisico

• Principi di funzionamento
• Sistemi di acquisizione
• Campionamento, quantizzazione e codifica
• ADC and DAC
• Accesso ai dispositivi di I/O
• Interfaccia di I/O
• Meccanismi per l’Input/Output: memory-mapped I/O, programmed I/O, interrupts, direct memory access.
• Hands-on (Lab)

Microcontrollori per l’IoT

• Generalità sui microcontrollori
• CPU di un microcontrollore: architettura e repertorio di istruzioni.
• Periferiche: porte di I/O, polling, interruzioni, ADC, clocks, timers.
• Interfacciamento: sensori, display LCD, motori
• Protocolli di comunicazione wired: UART/USART, SPI, I2C, 1-wire.
• Principi dell'Open Hardware
• Hands-on (Lab)

Sistemi di Prototipazione

• La piattaforma Arduino
• Le comunicazioni seriali
• Input digitali e analogici semplici
• Ricavare input dai sensori
• Output visivo e audio
• Controllare dispositivi esterni in remoto
• Comunicare utilizzando I2C e SPI
• Generalità sulle FPGA
• Prototipazione su Xilinx FPGA
• Hands-on (Lab)

Smart Sensors

• Embedded microprocessor cores: Microprocessors, microcontrollers, DSP, ASIP, GPU.
• Embedded memory technologies: DRAM, SRAM, FLASH, EPROM.
• I/O controllers
• Hands-on (Lab)

Virtualizzazione e Sistemi Operativi per l’IoT

1. Thomas Grace. Programming and Interfacing ATMEL's AVRs. ISBN 978-1305509993.
2. Ovidiu Vermesan and Peter Friess. Building the Hyperconnected Society IoT Research and Innovation Value Chains, Ecosystems and Markets. River Publishers Series in Communications
3. Michael Margolis. Arduino. Progetti e soluzioni. Tecniche Nuove.
4. Pong P. Chu. FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan 3. Wiley.
5. Materiale fornito dal docente sottoforma di slides, dispense, e risorse online

Il materiale didattico è pubblicato sul portale Studium.UniCT di Ateneo

Durante il corso delle lezioni (o in una data concordata con il docente) allo studente verrà assegnato un progetto di corso da sviluppare o in autonomia o in gruppo (formato al più da tre componenti). La prova di esame sarà organizzata nella discussione del progetto (opzionale) e in una prova scritta inerente gli argomenti trattati nel corso.

Non sono previste prove in itinere

L'esame è composto da una prova scritta ed una parte opzionale inerente la discussione di un progetto di corso. Svolgendo solo la prova scritta, la votazione massima è limitata a 27/30.

Il materiale sarà disponibile sulla pagina del corso all'interno della piattaforma Studium.UniCT.