МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

«ТЕХНИКУМ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ИМЕНИ А.В. ВОСКРЕСЕНСКОГО»

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

ПМ04Программирование встраиваемых систем
с использованием интегрированных сред разработки

специальность 11.02.17 Разработка электронных устройств и систем

квалификации выпускника – техник

Форма обучения - очная

2023 г

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

ПМ04 Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки

Разработчик: Масалёв В. Г. АПОУ УР «ТРИТ им. А.В. Воскресенского»

Общие положения

Фонд оценочных средств (ФОС) предназначен для контроля и оценки образовательных достижений обучающихся, освоивших программу профессионального модуля

ПМ04 Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки

ФОС включают контрольно-оценочные и контрольно-измерительные материалы для проведения входного, итогового контроля и промежуточной аттестации.

ФОС разработан на основании

- примерной программы профессионального модуля;

- рабочей программы профессионального модуля.

1. Паспорт оценочных средств

В результате контроля и оценки по по профессиональному модулю осуществляется комплексная проверка следующих умений (У) и знаний (З):

2. Распределение типов контрольных заданий по элементам знаний и умений

Основной целью оценки освоения профессионального модуля 04 «Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки» является оценка умений и знаний.

Оценка освоения умений и знаний осуществляется с использованием следующих форм и методов контроля: устный опрос, подготовка сообщений по заданной теме, выполнение практических и контрольных работ, тестирование, самостоятельные работы, устные ответы.

3. Задания для оценки освоения профессионального модуля 04 «Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки»:

Входной контроль

Задание: Письменно ответить на вопросы:

1. Архитектура ЭВМ.

2. Представление информации в ЭВМ.

3. Структура памяти ЭВМ.

4. Понятие и назначение ОЗУ, ПЗУ.

5. Устройства ввода/вывода информации.

6. Виды систем счисления. Правила перевода информации из одной системы счисления в другую.

7. Назначение АЛУ и устройства управления.

8. Понятие и назначение ЦАП и АЦП.

9. Основные графические элементы, используемые при построении блок-схем. Правила построения блок-схем.

10. Основные логические функции. Их условные обозначения.

Критерии оценивания:

«3» - выполнение заданий 5-7;

«4» - выполнение заданий 8-9;

«5» - выполнение всех заданий.

Рубежный контроль после изучения МДК 04.01 Микроконтроллеры и встраиваемые системы

1. Сборка простейших схем – подключение светодиода через сопротивление, подключение потенциометра.

2. Подключение кнопки к микроконтроллеру, применение сопротивлений подтяжки для устранения «висящего» контакта, применение аппаратной фильтрации для борьбы с дребезгом кнопки. Предлагается разработать систему, зажигающую или гасящую «бортовой» светодиод при каждом последующем нажатии на кнопку.

3. Собрать схему с фоторезистором и светодиодом и добиться максимально эффективного распределения разрешения АЦП по рабочему диапазону освещенности фоторезистора путем подбора значения сопротивления подтяжки. Предлагается вывести формулу для оптимального значения сопротивления подтяжки в зависимости от минимального и максимального значений сопротивления фоторезистора.

4. Разработать две программы: преобразование текста, подаваемого с ПК через Serial, в код Морзе, и преобразование ввода с кнопки в текст, посылаемый на ПК. Система для набора азбуки Морзе на кнопке должна использовать внешнее прерывание, а кнопка должна корректно работать без дребезга. Программа для вывода азбуки Морзе должна использовать последовательный интерфейс для ввода символов через виртуальный COM-порт на ПК.

5 Рассмотреть соединение двух систем, выполненных на отдельных платах, посредством светового канала (светодиод-фоторезистор). По желанию студентов вместо азбуки Морзе может использоваться другой аналогичный протокол передачи данных.

6. Собрать 4-битный ЦАП из сопротивлений в виде R-2R и использовать его для вывода синусоидальных сигналов звуковых частот. Предлагается исследовать применение аналоговых фильтров для частичного подавления эффектов, вызванных квантованием ЦАП.

Критерии оценивания:

«3» - выполнение заданий 3-4;

«4» - выполнение заданий 5;

«5» - выполнение всех заданий.

Промежуточная аттестация в виде комплексного экзамена

по МДК 04.01 Микроконтроллеры и встраиваемые системы и МДК 04.02 Разработка программного обеспечения для встраиваемых систем

Итоговый контроль

Примерные вопросы для комплексного экзамена

по МДК04.01 Микроконтроллеры и встраиваемые системы и

МДК04.02 Разработка программного обеспечения для встраиваемых систем

1. Понятие встраиваемой системы. Применение встраиваемых систем. История развития встраиваемых систем.

2. Варианты БИС для построения центральной части встраиваемых систем: микропроцессор, микроконтроллер, ASIC, ПЛИС. Сравнительная характеристика.

3. Различия в построении системы управления на базе микропроцессора и на базе микроконтроллера. Состав компонентов типового микроконтроллера.

4. Сопротивления подтяжки, программные и аппаратные методы устранения дребезга

5. Методы аналого-цифрового преобразования на микроконтроллерах

6. Методы генерации аналоговых сигналов на микроконтроллерах

7. Таймерная секция микроконтроллеров семейства STM32

8. Методы генерации ШИМ на микроконтроллерах семейства STM32

9. Методы звукогенерации на микроконтроллерах, усилители мощности

10. Виды электродвигателей и способы управления ими в микроконтроллрных системах

11. Методы непрерывного регулирования на микроконтроллерах

12.Асинхронная передача данных, протокол UART

13.Синхронная передача данных, протоколы SPI, I2C

14.Варианты организации топологии для работы с SPI

15.Методы передачи данных через ИК-канал

16.Гальваническая развязка, методы развязки сигналов и питания

17.Особенности микроконтроллеров семейства STM32

18. Стратегии разработки программных средств и систем.

19. Система реального времени. Принципиальное отличие обычных информационных систем от систем реального времени (СРВ). Система мягкого реального времени. Система жесткого реального времени.

20. Встроенная (или встраиваемая) система (ВС). Категории ВС. Примеры встраиваемых систем.

21. Распределенная встроенная система.

22. Модульный принцип организации процессора ВВС. Типовая структура процессора для встраиваемых систем. Процессорное ядро.

23. Организация прерываний в управляющих процессорах. Модули памяти. Порты ввода-вывода.

24. Сетевые интерфейсы ВС.

25. Особенности организации и использования ВВС. Влияние особенностей аппаратного обеспечения ВВС на организацию ПО.

26. Варианты организации ПО ВВС.

27. Стиль программирования, модель вычислений, платформа. Классификация стилей программирования. Стиль, метод, методология, методика.

28. Разработка встроенных систем с использованием модели вычислений.

29. Данные, поток данных, информация, процесс. Потоковая модель вычислений. Диаграмма потоков управления. Применение потоковых моделей на практике. Проблемы реализации потоковых моделей.

30. Компиляторы языков высокого уровня. Компилятор и транслятор. Язык программирования Cи. Коммерческие компиляторы.

Требования к дифференцированному зачету по учебной и (или) производственной практике

Требования к дифференцированному зачету по учебной практике

Целью оценки по учебной практике является установление степени освоения практического опыта и умений.

Дифференцированный зачет по учебной практике выставляется на основании данных аттестационного листа (характеристики профессиональной деятельности обучающегося на практике) с указанием: видов работ, выполненных обучающимся во время практики, их объема, качества выполнения в соответствии с технологией и (или) требованиями организации, в которой проходила практика

Форма аттестационного листа

(характеристика профессиональной деятельности обучающегося во время учебной практики)

Аттестационный лист

по учебной практике ПМ04 Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки

1. _____________________________________________________________________________

(Ф.И.О. студента)

2. АПОУ УР «ТРИТ имени А.В. Воскресенского»

(наименование учебного заведения)

09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы»

(специальность)

3. Место проведения практики ___________________________________________________

( наименование организации юридический адрес)

4. Сроки проведения практики ___________________________________________________

5. Количество часов ___72_______________________________________________________

6. Виды и объем работ, выполненных обучающимся во время учебной практики

5.Качество выполнения работ в соответствии с технологией и (или) требованиями организации, в которой проходила практика__________________________________________

____________________________________________________________________

«____»_____________2023 г. Руководитель практики ___________/_____________

МП Ответственное лицо организации _____________/________

Критерии оценивания

Дифференцированный зачет по учебной практике считается сданным, если обучающийся набирает 71-100 баллов.

Требования к дифференцированному зачету по производственной практике

Целью оценки по производственной практике является установление степени освоения профессиональных и общих компетенций.

Дифференцированный зачет по производственной практике выставляется на основании данных аттестационного листа (характеристики профессиональной деятельности обучающегося на практике) с указанием: видов работ, выполненных обучающимся во время практики, их объема, качества выполнения в соответствии с технологией и (или) требованиями организации, в которой проходила практика.

Форма аттестационного листа

(характеристика профессиональной деятельности обучающегося во время производственной практики)

Аттестационный лист

по производственной практике ПМ04 Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки

1. _____________________________________________________________________________

(Ф.И.О. студента)

2. _____________________АПОУ УР «ТРИТ им.А.В.Воскресенского»_____________

(наименование учебного заведения)

11.02.17 Разработка электронных устройств и систем ________

(специальность)

3. Место проведения практики _____________________________________________________

( наименование организации юридический адрес)

_______________________________________________________________________________________________

4. Сроки проведения практики с 06.02.23 по 01.03.23 ___________________________________________________

5. Количество часов _________108_______________________________________________

6. Виды и объем работ, выполненных обучающимся во время производственной практики

5. Качество выполнения работ в соответствии с технологией и (или) требованиями организации, в которой проходила практика________________________________________________________

________________________________________________________________________________

«____»_____________2023 г. Руководитель практики ______________/________________

МП Ответственное лицо организации ________/__________

Критерии оценивания

Дифференцированный зачет по учебной практике считается сданным, если обучающийся набирает 71-100 баллов.

Квалификационный экзамен по ПМ 04 Программирование встраиваемых систем с использованием интегрированных сред разработки.

Квалификационный экзамен выполняется по принципам, формату и критериям демонстрационного экзамена по компетенции «Электроника» модуль «Программирование электронных устройств».

Технические требования.

1. Набор для сборки, программирования и изучения микроконтроллеров STM32 "Программно-методический комплекс по компетенции "Электроника" (7шт).

2. Рабочее место с ПК и установленным на нем ПО STM32 Cube IDE.(7шт).

Задание.

Студент должен разработать и отладить программу на языке программирования С для встраиваемой системы с использованием специализированной интегрированной среды разработки (IDE).

Встраиваемым микропроцессорным управляющим устройством (MCU) могут быть микроконтроллеры STM32 на основе архитектуры ARM Cortex M0, ARM Cortex M0+, ARM Cortex M3, ARM Cortex M4F, ARM Cortex M7F.

Специальные материалы и (или) спецификации производителя, необходимые Студентам для выполнения Экзаменационного задания, будут предоставлены на Экзамене.

Программа будет только на языке С. Разработка ассемблерных вставок участниками не допускается.

Оценка результатов выполнения конкурсного задания может производиться только по функциональности встраиваемой системы. Прямая оценка функциональности по тексту программы не допускается. Возможна оценка только стиля программирования.

Если в задание входит комплексный внешний компонент, его техническая документация будет предоставлена на экзамене. Так же могут быть предоставлены дополнительные программные библиотеки. Рекомендовано использовать CubeIDE – визуальный графический редактор для конфигурирования микроконтроллеров семейства STM32, позволяющий генерировать код на основе языка С, используя для этого графические помощники.

Для выполнения Экзаменационного задания студенту будет предоставлен заведомо работоспособный тестовый образец встраиваемой системы. Изменение в электрической схеме при выполнении экзаменационного задания не допускается, за исключением коммутации, предусмотренной разработчиком экзаменационного задания.

Для демонстрации работоспособности тестового образца встраиваемой системы разработчик должен предоставить демонстрационную прошивку. Прошивка должна использоваться студентами для демонстрации экспертам аппаратных неисправностей, которые могут возникнуть в процессе работы.

Данный модуль состоит из 3 этапов. Распределение времени на выполнение отдельных этапов Студент производит самостоятельно.

На этапе Е1 студенту необходимо разработать файлы библиотек для автоматизации функций, определенных разработчиком задания. Состав и структура файлов библиотеки, а также интерфейсы функций, должны быть определены в тексте Экзаменационного задания.

Функциональность проектируемой библиотеки должна быть направлена на управление внешней или внутренней периферии встраиваемой системы: дисплеи, интерфейсы цифровых датчиков, сопряжение аналоговых датчиков с использованием встроенного АЦП, управление внешними исполнительными механизмами с использованием сигналов ШИМ, и тому подобное.

Студенту будет предоставлена заготовка проекта, частично использующая функции разрабатываемой библиотеки.

Часть библиотечных функций, реализация которых требует высоких затрат времени, но без которых невозможна реализация функций, предусмотренных Конкурсным заданием, может быть предоставлена Разработчиком экзаменационного задания. Пример таких функций: инициализация начального состояния дисплеев, датчиков и микросхем с высокой степенью интеграции, настройка коммуникационных интерфейсов между микроконтроллером и внешней периферией, и прочее.

Для оценки результатов выполнения Экзаменационного задания на данном этапе, разработчик должен предоставить специальный эталонный проект программного обеспечения. В нем должно быть реализовано программное окружение для демонстрации работоспособности библиотечных функций.

Выполненная студентом библиотека для проверки должна быть интегрирована в эталонный проект. Эталонный проект будет скомпилирован и прошит экспертами в тестовый образец встраиваемой системы. После чего будет оценена функциональность встраиваемой системы.

На этапе Е2 студенту будет предоставлена заготовка проекта с частично отсутствующей функциональностью, которую необходимо восстановить согласно требованиям Экзаменационного задания.

Недостающие функции программы должны описывать логику управления встраиваемой системы. Взаимодействие с периферией может происходить только через готовые библиотеки программного кода.

Оценка результатов работы осуществляется только по функциональности встраиваемой системы.

Для оценки результатов работы может быть использован тестовый образец встраиваемой системы, прошитый студентом в конкурсное время, либо бинарный файл прошивки, предоставленный студентом и прошитый экспертами в эталонный образец встраиваемой системы.

На этапе Е3 студенту будет предоставлен завершенный проект программы, в котором могут содержаться алгоритмические или логические ошибки. Ошибки синтаксиса не допускаются.

Задачей студента является выполнение проверки соответствия между реальным и ожидаемым поведением встраиваемой системы.

В результате выполнения экзаменационного задания должен быть предоставлен отчет о выявленных несоответствиях. Для обоснования выявленных несоответствий могут быть использованы измерительные приборы и оборудование.

Задачи, предоставляемые Студентам, на трех этапах могут быть не связаны между собой.

Максимальное количество баллов за Демонстрационный экзамен 12.

По результатам выполнения заданий демонстрационного экзамена может быть применена схема перевода баллов в оценки по пятибалльной шкале.

Рекомендуемая схема перевода результатов демонстрационного экзамена в пятибалльную шкалу.

Время на прохождение экзамена 3 часа.