Insegnamento

Ingegneria per l'embedded software

Docente
Prof. Passaretti Daniele

Settore scientifico Disciplinare

ING-INF/05

CFU

6

Descrizione dell'insegnamento

Il corso affronta i concetti base dell’ingegneria per l’embedded software. Partendo dai concetti di embedded system e Cyber-Physical System, affronta l'intero workflow che permette di realizzare un embedded system. Presenta i diversi metodi di modellazione utilizzati in questa disciplina. Inoltre, descrive i vari componenti, quali unità di processazione, sensori e attuatori. Dopo aver spiegato come implementare questi ultimi, si focalizza sugli aspetti di Validazione e Valutazione del sistema progettato. A differenza di altri applicativi, qui diventano essenziali i requisiti legati al tempo di esecuzione, consumo di energia e potenza, e di dependability. Infine il corso affronta le nuove piattaforme usate per i sistemi embedded e come realizzare un Medical Cyber-Physical System. Il corso, nei contenuti suddetti è organizzato in 5 moduli.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)

Al termine di questo corso lo studente sarà in grado di:

  • comprendere i diversi step dell’embedded system design;
  • formalizzare i requisiti per un applicativo embedded;
  • modellare le specifiche di un sistema embedded;
  • valutare e validare un embedded system;
  • comprendere l’architettura di un Medical Cyber Physical System.

Prerequisiti

Non si richiedono conoscenze particolari per sostenere questo esame. È consigliabile aver sostenuto l’esame di Architetture per l’internet of Things.

Contenuti dell'insegnamento

Modulo 1: Introduzione ai Sistemi Embedded (1 lezione)

  • Introduzione all’ ingegneria per l'embedded software
Modulo 2: Specifiche e modellazione nei sistemi embedded (3 lezioni)
  • Embedded system design: specifications and modeling
  • Models of computation: fsm, sdl e modellazione dataflow, discrete event models
Modulo 3: Hardware e software nei sistemi embedded (4 lezioni)
  • Embedded system hardware elements
  • Embedded & real-time operating systems 
Modulo 4: Validazione, valutazione e sicurezza (4 lezioni)
  • Mapping of applications to platforms
  • Hardware/software partitioning
  • Evaluation and validation
  • Dependability and safety
Modulo 5: Piattaforme e caso d’uso (3 lezioni)
  • Embedded system platforms
  • Medical cyber-physical systems

Attività didattiche

Didattica Erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf.

Didattica Interattiva
L'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione
Tra le interazioni sincrone, sono utilizzate le aule virtuali in genere così strutturate:

  • il docente chiede agli studenti la lista dei dubbi ed eventuali argomenti su cui vorrebbero delle delucidazioni, compresa la prova d’esame, la sua modalità;
  • dopo aver chiarito gli aspetti discussi sul punto precedente, il docente spiega alcuni casi applicativi ed esercizi in relazione alle lezioni.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Tutte le prove di verifica e autoverifica intermedie previste dai Corsi ed erogate in modalità distance learning sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuali. Le prove di verifica e autoverifica intermedie non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d'esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004.
L’esame si svolge in forma scritta. Il punteggio della prova è espresso in trentesimi. La prova scritta ha una durata massima di 90 minuti e consiste nel sottoporre allo studente una serie di domande teoriche (in genere 4 o 5) alle quali lo studente dovrà rispondere in maniera soddisfacente attenendosi all’argomento richiesto senza dilungarsi su argomenti collegati ma non centrali nella domanda. Le domande richiedono di norma la spiegazione o la descrizione di argomenti ben precisi trattati durante il corso, che mirano a dimostrare la conoscenza e comprensione dei sistemi embedded e dei la capacità dello studente di applicare tali conoscenze tramite la progettazione degli stessi con le tecniche di modellazione spiegate nelle lezioni. Di solito le difficoltà presenti (e di conseguenza il punteggio massimo conseguibile, se non diversamente esplicitato) sono equidistribuite tra le varie domande.
Tuttavia, al fine di valutare il conseguimento degli obiettivi formativi del corso, il docente terrà conto nella valutazione finale dell’esame:
  • della completezza delle risposte dimostrata attraverso descrizione grafica e testuale dei concetti;
  • della capacità di apprendere e quindi di esporre l’argomento richiesto;
  • della padronanza di linguaggio dello studente;
  • della capacità di applicare linguaggi di modellazione su esempi reali di sistemi embedded e Cyber-Physical Systems.
Per superare l’esame, lo studente deve dimostrare di aver acquisito conoscenze sufficiente sui concetti di base dei sistemi embedded, sul workflow di progettazione, sulla modellazione e sulle principali tecniche di validazione e valutazione. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso. Deve inoltre essere in grado di applicare tutti i concetti richiesti a casi reali, riportando esempi dettagliati da modelli e validazioni e valutazione degli stessi, secondo le tecniche spiegate a lezione.

Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  • Peter Marwedel, Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems, and the Internet of Things, Springer Cham, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-60910-8

Ricevimento studenti

Previo appuntamento (d.passaretti@unimarconi.it).