Дистанційне навчання академії MikroTik

Мета курсу - підготувати студентів вміти розробляти вбудовані системи на основі ОС Linux на недорогих, але потужних платформах на основі Arm процесорів, включаючи розробку драйверів клієнтських периферійних пристроїв різного призначення за допомогою стандартних програмних засобів.

Зростаюча складність радіотехнічних пристроїв, потреба у збільшенні їх функціональних можливостей  вимагає широкого застосування мікроконтролерів для реалізації функцій керування та оптимізації роботи цих пристроїв. Мікроконтролери сьогодні – це високопродуктивні мікропроцесори з додатковими блоками взаємодії з периферійними пристроями обміну даними та їх відображення, сенсорами, з вбудованими модулями цифро-аналогового і аналого-цифрового перетворення, модулями формування спеціальних сигналів керування.  Враховуючи, що всі вказані функції реалізовані конструктивно в одній мікросхемі, то системи на основі МК називають вбудованими (embedded systems). Така назва обумовлюється в першу чергу тим, що з’являється можливість такі системи на одному кристалі (МК) вводити до складу радіотехнічних пристроїв та систем, функціонування яких і має забезпечити вбудовувана система. За рахунок цього вдається досягти значного збільшення продуктивності, отримувати якісно нові характеристики радіотехнічних пристроїв без суттєвого збільшення їх малогабаритних параметрів та вартості.

Інформатика 2_Основи обчислювальної техніки - це курс з аналізу та проектування цифрових пристроїв.

Цифрові пристрої сьогодні є основою пристроїв керування в радіотехнічних системах. Розглядаються закони алгебри логіки, мінімізація логічних функцій та їх реалізація в різних базисах. Проектуються базові вузли цифрових пристроїв та наводиться їх опис на мові Verilog для наступної реалізації вузлів на програмованих логічних інтегральних схемах (FPGA). Такий підхід дозволяє в рамках обмеженого курсу застосувати сучасні технології САПР для проектування ЦП.

Вивчаються як комбінаційні пристрої, так і послідовністні (цифрові автомати), а також арифметичні пристрої: суматори, перемножувачі, арифметико-логічні пристрої (ALU). Розглядаються методи цифро-аналогового (ЦАП) і аналого-цифрового перетворення (АЦП) та їх апаратна реалізація.

Метою курсу є формування у студентів здатностей:
•    створювати програмне забезпечення інформаційно-телекомунікаійних мереж на скриптових мовах;
•    проектувати та оптимізовувати бази даних;
•    створювати програмне забезпечення веб-сервісів;
•    автоматично отримувати та оновлювати інформацію з веб-сервісів;
•    командної роботи над спільним проектом;
•    забезпечувати контроль версій програмного забезпечення під час його неперервного удосконалення.

Результати навчання:
знання: архітектури клієнт-серверних інформаційно-телекомунікаційних систем; синтаксису скриптових мов; методів проектування та оптимізації баз даних; основ концепції Інтернету речей.

уміння: проектувати та створювати складні веб-сервіси за концепцією Інтернету речей, розробляти клієнт-серверні дадатки та клієнтські сценарії; розробляти алгоритми та програми на скриптових мовах програмування, оперувати базами даних.

досвід: створення веб-сервісів для радіотехнічних інформаційних систем; використання зовнішніх сервісів для передавання, отримання та оновлення необхідної для функціонування радіотехнічних систем інформації.

FPGA (field-programmable gate array) дозволяє проектувати цифрові мікросхеми, використовуючи доступну плату налагодження та програмне забезпечення розробника. Хоча в назві курсу слово «програмувати», але ми будемо проектувати, тому що на виході виходить фізична цифрова схема, що виконує певний алгоритм на апаратному рівні, а не програма для процесора.

Поки ми не налаштували FPGA, всередині мікросхеми немає логіки для обробки даних з інтерфейсів. В результаті проектування отримаємо прошивку, яка після завантаження до FPGA створить необхідну нам цифрову схему. Важливою особливістю FPGA є можливість реконфігурації.

Існують два великих виробника FPGA-чіпів: Xilinx та Intel, які контролюють 58 та 42% ринку відповідно. Засновники Xilinx винайшли перший чіп FPGA у далекому 1985 році. Intel прийшла на ринок нещодавно - у 2015 році, поглинувши компанію Altera, яка була заснована в той же час, як і Xilinx. Технології Xilinx і Altera багато в чому схожі, як середовища розробки. В даному курсі ми будемо працювати з продуктами компанії Xilinx.

FPGA широко застосовуються у різних пристроях: споживчій електроніці, обладнанні телекомунікацій, платах-прискорювачах для застосування в дата-центрах, різноманітній робототехніці, а також при прототипуванні мікросхем ASIC.

Навчальний курс побудований на основі програми сертифікації інженерів розробників вбудованих систем "ARM Accreditated MCU Enngeineer"  (AAME). У навчальному курсі значну увагу приділено розумінню архітектури процесорів, зокрема ARM архітектури; реалізації алгоритмів керування та контролю у вбудовуваних системах; створеню програмного забезпечення вбудовуваних систем на асемблері та на мові С, початкові навички створення програмного забезпечення вбудовуваних систем з використанням операційних систем.

Окремо розглядаються питання режимів роботи мікроконтролера для зменшення енергоспоживання; концепції переривань та побудови ПЗ для роботи в реальному часі.

На лабораторних роботах освоюється особливості налаштування конфігурації мікроконтролерів, створення проектів в середовищі автоматичної розробки програмного забезпечення для мікроконтролерів; реалізація алгоритмів керування та контролю з використанням  периферійних пристроїв мікроконтролера; виконання оптимізації програмного забезпечення за різними критеріями.

Розглядаються основи роботи в ОС Linux: встановлення та налаштування системи, використання команд, термінальний та віконний режим роботи, вбудовані функції, області використання.Вивчається програмування на мові Python для написання програм, які будуть керувати реальними пристроями. Розглядаються різні протоколи обміну даними: UART, I2C, SPI, WiFi, тощо. Після вивчення курсу студенти повинні вміти реалізувати систему отримання, оброблення та передачі даних на інший пристрій. Вміти розробляти системи керування різноманітними радіоелектронними пристроями.

В курсі розглядаються основи машинного навчання (ML), глибокого навчання (DL) та використання штучних нейронних мереж (IШНМ). В основі курсу - фрейворк TensorFlow від Google, як найбільш поширений. Вивчаються три основні складові: підготовка віхдних даних, тренування для отримання вагових коефіцієнтів, тестування навченої моделі. Використовується мова програмування Python.

Курсова робота

Метою курсу є розвиток цифрової компетентності, зокрема набуття навичок: розробки програмного забезпечення на мові сценаріїв Python для машинного навчання; проєктування та програмування пристроїв на мікрокомп'ютерах.

Метою курсу є підвищення рівня цифрової компетентності у педагогів, зокрема вмінь та навичок створення програмного забезпечення на мові сценаріїв Python для мікрокомп’ютерів, які використовуються при створенні роботизованих платформ та систем Інтернету речей

Для кого – педагогічні працівники закладів освіти, зокрема вчителі ІТ напряму, а також усі, хто цікавиться питаннями саморозвитку з технологій машинного навчання

Про що – спецкурс познайомить з особливостями роботи з системою контролю версіями Git, що допомогає вести та контролювати розробку одного проєкту (програмного забезпечення чи додатка) з використанням різних комп’ютерів та різними розробниками. У курсі буде розглянуто підхід до створення методичного посібника (книги) колективом авторів з врахуванням змін, які виконуються на етапах написання, коректури та літературного редагування в системі LaTeX.

Навіщо – мати змогу особистісного та професійного зростання. За підсумками роботи учасники й учасниці отримають сертифікати про підвищення кваліфікації (30 годин).