Labor für eingebettete Systeme - LEBS

Unter ?Eingebetteten Systemen“ versteht man in der Informatik Rechnersysteme, die in einen gr??eren technischen Zusammenhang eingebettet sind, beispielsweise in ein Auto, eine Armbanduhr, ein Mobiltelefon oder einen Satelliten. Viele dieser Systeme besitzen sehr kompakte kostengünstige und auf Mikrocontrollern basierende Hardware.

Die Technische Informatik ist nicht wesentlicher Bestandteil der Ausrichtung unserer Informatik-Studieng?nge. Grundlagenwissen im Bereich der eingebetteten Systeme geh?rt jedoch allgemein zum Curriculum eines Informatikstudiums. Ein nicht unwesentlicher Teil der Informatikabsolventinnen und -Absolventen unserer Hochschule findet einen Arbeitsplatz in Unternehmen, die direkt oder indirekt im Markt für eingebettete Systeme operieren oder solche Systeme in ihren Produkten einsetzen.

Deshalb wurde bereits bisher in verschiedenen Veranstaltungen, mit viel pers?nlichem Engagement und Improvisationskunst der beteiligten Assistentinnen und Assistenten sowie Dozentinnen und Dozenten, an der HFT das Thema Mikrocontroller unterrichtet. Durch die Einrichtung des Labors soll dieser Unterricht auf ein angemessenes Fundament gesetzt werden. Das Labor wird aber auch darüber hinausgehende M?glichkeiten bieten. Die drei Schwerpunkte des Labors sind: Lehre, Werkstatt für Eingebettete Systeme und angewandte Forschung.

Die Hauptaufgabe des Labors ist die Erm?glichung einer dem Thema im Kontext unserer Studieng?nge angemessenen Qualit?t der Ausbildung.

Hierzu arbeiten unsere 必博娱乐,比博娱乐网址de im Labor für eingebettete Systeme anhand von echter Mikrocontroller Hardware zum einen in Form vom Entwicklungsboards, zum anderen mit von Mikrocontrollern gesteuerten Kleinrobotern. Die Plattformen sind international in Industrie, Forschung und Lehre weit verbreitet und auch bei uns bereits eingeführt. Unsere bisherigen Erfahrungen zeigen, dass diese Lehrform in Verbindung mit theoretischem Unterricht von den 必博娱乐,比博娱乐网址den sehr gesch?tzt wird.

Für speziellere Veranstaltungen ist weitere Hardware verfügbar bzw. vorgesehen, beispielsweise Funkknoten und Gateways für Sensornetzwerke, Kartenlese- und Programmierger?te für Smartcards etc.

Die Unterrichtsausstattung des Labors sieht zun?chst 12 Arbeitspl?tze an 6 Labortischen vor. Die Doppel-Arbeitspl?tze sind neben PC-Ausstattung und Mikrocontroller-Hardware mit Oszilloskopen und weiterem Zubeh?r ausgestattet, um die Prinzipien der Steuerung einfacher Peripherie wie Motoren, serielle Schnittstellen etc. 必博娱乐,比博娱乐网址 zu k?nnen. Die PC Software Grundausstattung besteht aus den notwendigen Entwicklungsumgebungen mit darin enthaltenen Simulatoren sowie M?glichkeiten zum Programmieren der Hardware.

Für die Unterrichtsgestaltung ist ein Dozentenarbeitsplatz mit Projektion via gro?em Flachbildschirm an der Wand geplant.

Der Einsatz des Labors ist in folgenden Veranstaltungen vorgesehen:

• Mikrocontroller (Informatik/Mathematik):
  Intensive Besch?ftigung mit Mikrocontrollern. Themen: Arbeitsweise, Embedded CProgrammierung. Eingabe / Ausgabe (z.B. einfache digitale I/O, PWM am Beispiel Dimmer / Motorsteuerung, Tonausgabe auf einem Lautsprecher), Interrupts
• Rechnerarchitekturen (Informatik):
  "Schnupperkurs Assembler" zum Studium der Arbeitsweise von Mikroprozessoren
• Pervasive Computing (Informatik, Informationslogistik, Wirtschaftsinformatik):
  Programmierung, Aufbau und Betrieb von Sensornetzwerken (IEEE802.15.4 / ZigBee), Java Programmierung auf Smartcards, etc.

Es bestehen Beziehungen zu weiteren Veranstaltungen, z.B. Compilerbau (Test von einfachen Codeumsetzern) oder Programmieren 3 (C/C++ Programmierung).

Im Labor wird für Mitarbeiter und Professoren ein kleiner Arbeitsplatz mit Werkzeug, L?tkolben, Material etc. zur Durchführung von Elektronik-Arbeiten zur Verfügung stehen. Ein solcher Arbeitsplatz ist notwendig, um kleine Erweiterungen, Ansteuerungen oder auch nur Adapterstecker zwischen den Mikrocontroller-Boards und beispielsweise neuen Sensoren herzustellen. Die Einsatzm?glichkeiten des Labors werden durch die M?glichkeit des Erstellens kleinerer Hardwaremodifikationen- und Erweiterungen ?u?erst flexibel und der Unterricht durch die m?gliche Einbeziehung verschiedenster Ger?te für die Studenten noch attraktiver.

Die Werkstatt für eingebettete Systeme kann natürlich auch ohne direkten Bezug zu einer Veranstaltung genutzt werden. Beispielsweise für immer mal anfallende Reparatur- oder Umbauarbeiten etwa an Verkabelungen oder Anschlüssen von Computerperipherie. Forschungsprojekte im Bereich der eingebetteten Systeme beinhalten meist die Nutzung von echter- oder sogenannter Dummy-Hardware, die auf irgend einer Weise mit einem System, sei es ein Controller oder ein PC, verbunden werden muss. Die genannte Ausstattung erm?glicht es in den meisten F?llen, solche Arbeiten schnell im Hause durchzuführen und nicht zeitraubend von externen Dienstleistern oder Forschungspartnern realisieren lassen zu müssen.

Forschung im Bereich der eingebetteten Systeme ist wie bereits erw?hnt meist an reale Hardware gebunden und ohne ein entsprechendes Labor praktisch nicht m?glich. Schon bei der Partnersuche und bei der Aufgleisung von Forschungsprojekten ist deshalb ein vorzeigbares Labor für Eingebettete Systeme ?u?erst hilfreich.

Themenschwerpunkte für Forschungsprojekte sind zun?chst die Bereiche Assistenzsysteme (AAL), Geb?udeautomation, Sensornetzwerke und Ultraschall-Lokalisierung. In diesem Bereich besteht gro?es Know-How und ein gewachsenes Netzwerk (z.B. iHomeLab, Hochschule Luzern, Siemens Building Automation, Digitalstrom.org, ETHZ, Landis+Gyr, TU Wroclaw). 2/3 Hochschule für Technik Stuttgart Fakult?t für Vermessung, Informatik und Mathematik Mit Hilfe des Labors soll dieses vorhandene Netzwerk wieder verst?rkt genutzt werden, idealerweise durch Mitarbeit in internationalen Forschungsprojekten, und vor allem neue Partner aus der Region beispielsweise für angewandte Forschungsprojekte und/oder als Mitausstatter gewonnen werden.

Das Labor kann natürlich auch für Projekte auf anderen Gebieten genutzt werden. Geplant ist, den Bereich Automotive mit Hilfe von lokal ans?ssigen Partnerunternehmen auszubauen und auch in der Ausbildung konkreter zu behandeln.

Gerade Schüler, die an Informationsveranstaltungen der HFT teilnehmen, sind von eingebetteten Systemen, speziell den kleinen Robotern, meist recht angetan. Die bereits eingeführten erfolgreichen Veranstaltungen zu eingebetteten Systemen im Zusammenhang mit dem Studieninfotag / Informatiktag und den MineMINT Thementagen finden im Labor für Eingebettete Systeme ein würdiges Domizil.