概要:
マイコンは、ロボットの頭脳としてはもちろん身近な家電製品や自家用車などにも盛んに組み込まれ、我々の社会生活と深い係わりを持つようになった。
この電子制御設計の授業では、本校の教育目標の「基礎力」と「応用力」を養うことを目的に、マイコン自体の仕組みやこれを組み込んだシステム、周辺デバイスとその間の情報伝達などの基礎について総合的に学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業は座学を中心に進めるが、授業内容をより理解するために教育用マイコンボードを使った演習や課題の提示などを随時行う。
注意点:
４年生までに学習した情報処理やデジタル回路、電子回路、電子計測、電子制御回路、情報処理、計算機概論、計算機工学の復習を行い理解しておくこと。また、５年生で学ぶマイコン制御とも連動しているためこちらの理解も必要になる。
不明点があれば授業内もしくはその後、休憩時間や放課後に質問すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
組込みシステムの特徴 |
組込みシステムの特徴について理解する
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| 2週 |
組込みマイコンの構成１ |
組込みマイコンの構成について理解する
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| 3週 |
組込みマイコンの構成２ |
組込みマイコンを構成するメモリやペリフェラルについて理解する
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| 4週 |
組込みマイコンの構成３ |
組込みマイコンの入出力に関係するペリフェラルについて理解する
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| 5週 |
組込みマイコンのCPU１ |
組込みマイコンのCPUの構成について理解する
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| 6週 |
組込みマイコンのCPU２ |
組込みマイコンのCPUの動作について理解する
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| 7週 |
C言語によるマイコンプログラミングのための開発環境構築 |
教育用マイコンボードへのソフトウェア実装を行うための開発環境を構築する
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| 8週 |
前期中間試験 |
組込みシステムの構成および構成要素の働き、マイコン内の構成と構成要素の働きについて理解する
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| 2ndQ |
| 9週 |
C言語によるマイコンプログラミング１ |
教育用マイコンボードと搭載CPUのデータシートを題材に、C言語によるマイコンプログラミングの基本的な演習に取り組む
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| 10週 |
C言語によるマイコンプログラミング２ |
教育用マイコンボードと搭載CPUのデータシートを題材に、C言語によるマイコンプログラミングの基本的な演習に取り組む
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| 11週 |
組込みソフトウェア開発の流れ |
Cプログラムのビルドの流れを座学と演習にて確認する
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| 12週 |
組込みソフトウェアとCPU１ |
Cプログラムをコンパイルし生成されたアセンブラの動作について理解する
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| 13週 |
組込みソフトウェアとCPU２ |
Cプログラムをコンパイルし生成されたアセンブラとCPUのデータシートを照らし合わせ、CPUの動作について理解する
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| 14週 |
組込みソフトウェアとCPU３ |
Cプログラムをビルドし生成されたアセンブラと機械語についてCPUのデータシートと照らし合わせる
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| 15週 |
前期期末試験（レポート提出） |
基本的な組込みソフトウェアを開発し、そのアセンブラと機械語、CPUの働きを演習にて確認する（前期期末試験に相当する課題を提示する）
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| 16週 |
レポート返却および解説 |
課題を解説しこれまでの内容について理解する
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
C言語によるマイコンプログラミング３ |
教育用マイコンボードと搭載CPUのデータシートを題材に、C言語によるマイコンプログラミングの基本的な演習に取り組む
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| 2週 |
C言語によるマイコンプログラミング４ |
教育用マイコンボードと搭載CPUのデータシートを題材に、C言語によるマイコンプログラミングの基本的な演習に取り組む
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| 3週 |
組込みシステムを構成するデバイスとそのインタフェース１ |
組込みシステムを構成する入出力装置とそのインタフェースについて理解する
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| 4週 |
組込みシステムを構成するデバイスとそのインタフェース２ |
組込みシステムを構成する入出力装置とそのインタフェースについて理解する
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| 5週 |
組込みシステムを構成するデバイスとそのインタフェース３ |
組込みシステムを構成する入出力装置とそのインタフェースについて理解する
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| 6週 |
組込みシステムを構成するデバイスとそのインタフェース４ |
組込みシステムを構成する入出力装置とそのインタフェースについて理解する
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| 7週 |
スマートデバイス |
スマートデバイスとその構成について理解する
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| 8週 |
後期中間試験 |
組込みシステムを構成する入出力装置とそのインタフェースについて理解する
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| 4thQ |
| 9週 |
組込みソフトウェアの開発プロセス１ |
組込みソフトウェアの開発プロセスについて理解する
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| 10週 |
組込みソフトウェアの開発プロセス２ |
組込みソフトウェアの開発プロセスについて理解する
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| 11週 |
組込みOSの基礎 |
組込みOSの基礎について理解する
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| 12週 |
組込みOSの実装環境の構築と動作確認１ |
組込みOSを実装する環境を構築し、動作確認する
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| 13週 |
組込みOSの実装環境の構築と動作確認２ |
組込みOSの動作を確認する
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| 14週 |
組込みOSの実装環境の構築と動作確認３ |
組込みＯＳを使った基本的な演習を行う（学年末試験に相当する課題を提示する）
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| 15週 |
学年末試験（レポート提出） |
提示された組込みＯＳを題材にした演習課題に取組み、結果についてレポートにまとめる
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| 16週 |
レポート返却および解説 |
課題を解説しこれまでの内容について理解する
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 3 | |
| バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。 | 3 | |
| FETの特徴と等価回路を説明できる。 | 3 | |
| 利得、周波数帯域、入力・出力インピーダンス等の増幅回路の基礎事項を説明できる。 | 3 | |
| トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。 | 3 | |
| 演算増幅器の特性を説明できる。 | 3 | |
| 演算増幅器を用いた基本的な回路の動作を説明できる。 | 3 | |
| 発振回路の特性、動作原理を説明できる。 | 3 | |
| 変調・復調回路の特性、動作原理を説明できる。 | 3 | |
| 情報系分野 | 計算機工学 | 整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。 | 3 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 3 | |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 3 | |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 3 | |
| 簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。 | 3 | |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 3 | |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 3 | |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 3 | |
| レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。 | 3 | |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 3 | |
| 順序回路を設計することができる。 | 3 | |
| コンピュータを構成する基本的な要素の役割とこれらの間でのデータの流れを説明できる。 | 3 | |
| プロセッサを実現するために考案された主要な技術を説明できる。 | 3 | |
| メモリシステムを実現するために考案された主要な技術を説明できる。 | 3 | |
| 入出力を実現するために考案された主要な技術を説明できる。 | 3 | |
| コンピュータアーキテクチャにおけるトレードオフについて説明できる。 | 3 | |
| ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。 | 3 | |
| 要求仕様に従って、標準的なプログラマブルデバイスやマイコンを用いたシステムを構成することができる。 | 3 | |
| システムプログラム | コンピュータシステムにおけるオペレーティングシステムの位置づけを説明できる。 | 2 | |
| プロセス管理やスケジューリングなどCPUの仮想化について説明できる。 | 2 | |
| 排他制御の基本的な考え方について説明できる。 | 2 | |
| 記憶管理の基本的な考え方について説明できる。 | 2 | |