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Cyber-Physical-Systems and their Networking

Die Praktikumsbetreuung findet an 10 aufeinander folgenden Terminen (Arbeitstagen) im Zeitraum vom 22.8.2022 bis zum 2.9.2022, jeweils von 8:15 - 14:00 statt. Für Studierende des Studiengangs Wirt.-Ing. werden weitere Termine bis zum 9.9 oder nach Absprache ergänzt.

Studiengang Umfang Ort Anmerkung ECTS
B.Sc. ET/IT 10 Termine P1-01-108 aktiv 3
B.Sc. IKT 10 Termine P1-01-108   3
B.Sc. Wirt.-Ing. 12 Termine P1-01-108 (alte PO) 4
B.Sc. Wirt.-Ing. 15 Termine P1-01-108 (PO ab 2019) 5

Kurzbeschreibung

In diesem Praktikum werden Kommunikationsaspekte in einem Cyber-Physical-System, so wie es immer häufiger auchim Bereich IoT (Internet of Things) eingsetzt wird untersucht, konzeptionell beschrieben und praktisch in einfachen Applikationen angewendet.

Die Programmierung dieser Lösungen geschieht in C++, die erstellten Programme werden direkt auf die Hardware geladen und dort ausgeführt. Schwerpunkte liegen dabei auf

  • Der Modellierung der Hardware-Ressourcen in C++
  • Der Implementierung logisch paralleler Abläufe
  • Der Kommunikation der Systemteile über Warteschlangen in einfachen Quelle-Senke-Beziehungen
  • Implementierung von endlichen Automaten (FSM), wie Sie in Kommunikationssystemen und Protokollen gängig sind.
  • Realsierung von Zeitbezügen zwischen Ereignissen und Aktionen.

Diese grundlegenden Fähigkeiten werden dann auf einfache Anwendungen wie

  1. Regelung eines Motors
  2. Implementierung einer Funkuhr
  3. Ein- und Ausgabe zu einem Kommunikationspartner (PC)
  4. Fernsteuerung der Gerätefunktionen
  5. Positionierung eines Aktors
  6. Detektion von Geräuschen

angewendet. Die Herausforderung liegt dann darin, alle Applikationen quasi parallel und ohne unerwünschte Wechselwirkungen aktiv zu halten.

Anmeldung

Bitte melden Sie sich frühzeitig für dieses Praktikum im LSF an, damit wir die passenden Plätze im Retina Pool P1-01-108b, reservieren können. Eine Anmeldung ist Voraussetzung für Ihre Teilnahme. Haben Sie sich nicht angemeldet, so  haben Sie keinen Anspruch auf eine Platz im Pool.

Formalrahmen

Blockpraktikum im vorlesungsfreine Zeitraum.

Die nächsten möglichen Termine sind:

  • Aug. 2022

Sollten sich nur kleine Gruppen (ca. 4. Personen) für einen Termin anmelden, so ist ggf. auch die Durchführung als semesterbegleitendes Praktikum nach Rücksprache möglich.

Die Veranstaltung ist in einzelne Arbeitsaufgaben gegliedert, die individuell zu bearbeiten und jeweils durch einen Abschlussbericht zu dokumentieren sind.Die notwendigen Kompetenzen und Fähigkeiten werden in den ersten Einführungsaufgaben überprüft.

Spezifika für B.Sc. Wirt.-Ing.

Bitte beachten Sie folgende Rahmenbedingungen:

  • Der Eingangstest zu Beginn des Praktikums in Bezug auf Ihre Programmierkenntnisse MUSS erfolgreich absolviert werden. Andernfalls gilt das Praktikum als nicht erfolgreich abgeschlossen und eine weitere Teilnahme ist in diesem Durchlauf nicht mehr möglich.
  • Für das erfolgreiche Bestehen des Praktikums ist es notwendig, eine Mindestanzahl von erfolgreich beartbeiteten Aufgaben zu sammeln. Diese Mindestanzahl wird zu Beginn des Praktikums bekanntgegeben.
  • Dieses Praktikum ist ein Prüfungsbestandteil im Rahmen Ihres Studiums. Bei Misserfolg MUSS es wiederholt werden. Maximal 3 Versuche sind laut der Prüfungsordnung möglich.

Voraussetzungen

Es werden keine formalen Voraussetzungen in Bezug auf Vorveranstalgungen verlangt. Allerdings wird eine gewisse Programmierfähigkeit, ins besondere mit Augenmerk auf objektorientierte Sprachen, für eine erfolgreiche Teilnahme notwendig sein.

Als Entwicklungsumgebung kommt ein Eclipse-Derivate, das Code-Composer-Studio der Fa. Texas Instruments zum Einsatz. Das Erlernen der notwendigen Grundlagen und Voraussetzungen im Selbststudium ist grundsätzlich möglich.

Downloads zum Versuch

Die detaillierte Versuchsanleitung sowie ergänzende Hilfestellungen zur Progammierung werden in Kürze hier veröffentlicht.

Literatur und externe Quellen

Allgemein verfügbare Handbücher zum MSP430 single chip Prozessor

  • Datenblatt, (auch in der online Version) enthält die interne Struktur und Beschaltungen der I/O Pins.
  • Family User Guide, enthält die Beschreibung der Register und damit der Softwareschnittstelle zu den Hardwarefunktionen
  • Tutorial zur Einstellung des Taktsystems der MCU. Dieses ist im Verlauf des Versuchs für die Einstellung von zeitbezogenen Abläufen (serielle Schnittstelle, Auswertung von Zeitreihen, Steuerung zeitabhängiger Vorgänge) von Bedeutung

Location & approach

The campus of TU Dort­mund University is located close to interstate junction Dort­mund West, where the Sauerlandlinie A 45 (Frankfurt-Dort­mund) crosses the Ruhrschnellweg B 1 / A 40. The best interstate exit to take from A 45 is “Dort­mund-Eichlinghofen” (closer to South Campus), and from B 1 / A 40 “Dort­mund-Dorstfeld” (closer to North Campus). Signs for the uni­ver­si­ty are located at both exits. Also, there is a new exit before you pass over the B 1-bridge leading into Dort­mund.

To get from North Campus to South Campus by car, there is the connection via Vogelpothsweg/Baroper Straße. We recommend you leave your car on one of the parking lots at North Campus and use the H-Bahn (suspended monorail system), which conveniently connects the two campuses.

TU Dort­mund University has its own train station (“Dort­mund Uni­ver­si­tät”). From there, suburban trains (S-Bahn) leave for Dort­mund main station (“Dort­mund Hauptbahnhof”) and Düsseldorf main station via the “Düsseldorf Airport Train Station” (take S-Bahn number 1, which leaves every 20 or 30 minutes). The uni­ver­si­ty is easily reached from Bochum, Essen, Mülheim an der Ruhr and Duisburg.

You can also take the bus or subway train from Dort­mund city to the uni­ver­si­ty: From Dort­mund main station, you can take any train bound for the Station “Stadtgarten”, usually lines U41, U45, U 47 and U49. At “Stadtgarten” you switch trains and get on line U42 towards “Hombruch”. Look out for the Station “An der Palmweide”. From the bus stop just across the road, busses bound for TU Dort­mund University leave every ten minutes (445, 447 and 462). Another option is to take the subway routes U41, U45, U47 and U49 from Dort­mund main station to the stop “Dort­mund Kampstraße”. From there, take U43 or U44 to the stop “Dort­mund Wittener Straße”. Switch to bus line 447 and get off at “Dort­mund Uni­ver­si­tät S”.

The AirportExpress is a fast and convenient means of transport from Dortmund Airport (DTM) to Dortmund Central Station, taking you there in little more than 20 minutes. From Dortmund Central Station, you can continue to the university campus by interurban railway (S-Bahn). A larger range of international flight connections is offered at Düsseldorf Airport (DUS), which is about 60 kilometres away and can be directly reached by S-Bahn from the university station.

The H-Bahn is one of the hallmarks of TU Dort­mund University. There are two stations on North Campus. One (“Dort­mund Uni­ver­si­tät S”) is directly located at the suburban train stop, which connects the uni­ver­si­ty directly with the city of Dort­mund and the rest of the Ruhr Area. Also from this station, there are connections to the “Technologiepark” and (via South Campus) Eichlinghofen. The other station is located at the dining hall at North Campus and offers a direct connection to South Campus every five minutes.

The facilities of TU Dortmund University are spread over two campuses, the larger Campus North and the smaller Campus South. Additionally, some areas of the university are located in the adjacent “Technologiepark”.

Site Map of TU Dortmund University (Second Page in English).