組込みシステム
担当者小川 充洋教員紹介
学年・開講期3年次 前期  [理工学部 情報電子工学科]
科目の種類専門
区分・単位選択 2単位
科目ナンバー3E323

授業の概要(ねらい)

本講義の前半では、「組込みシステム」の概要と、「組込みシステム」に用いられる各種の構成要素について学びます。また、必要に応じて、調査を行ってもらいます。調査の方法については、適宜指導します。講義の後半では、各受講者あるいは受講者のグループにそれぞれ「組込みシステム」を考案してもらい、実際に机上で設計作業を行います。また、必要な部品や装置の外注方法などについても学び、考案した「組込みシステム」製作のために必要な仕様書・発注書の作製など、実践的な練習も行います。第10回から14回は、各自で設計を行うアクティブラーニングを実施します。授業の最終回では、考案した「組込みシステム」について講評を行います。
この科目は、DP4Eに関連します。
本科目は、実務経験のある教員による授業です。担当教員は企業において組込み装置・システムに関する開発研究業務に携わっており、授業では、企業における実例や実体験、現場での課題などを題材とした議論等を行います。

授業の到達目標

家電製品、携帯電話、自動車のエンジンコントロールユニット(ECU)、産業機器、医用機器など、近年、小型のコンピュータであるマイクロコントローラやFPGA(Field-Programmable Gate Array)などの演算素子を用いた「組込みシステム」と呼ばれる電子回路システムが幅広く用いられています。本講義では、「組込みシステム」について、その全体構成と各構成要素および設計・製作手法について学びます。

成績評価の方法および基準

①授業第9回の発表、②「組込みシステム」の机上設計および③期末テストの結果で評価します。評価割合は、①20%, ②40%, ③40%です。
上記①~③の結果については、各受講生に通知されます。

教科書・参考文献

種別書名著者・編者発行所
教科書教科書としては、独自教材を使用・配布します。
参考文献参考書は、以下の書籍を推奨しますが、入手は必須ではありません。
参考文献情報処理2015年1月号別刷「《特集》分野を超えたものづくりと教育─組込みシステム開発教育のためのロボットチャレンジ─」 (情報処理学会)
参考文献ArduinoとProcessingではじめるプロトタイピング入門青木 直史 (著) (講談社), ISBN: 978-4061565692
参考文献また、参考書に準ずるものとして、LMSにyoutubeなどで視聴できる技術系ビデオへのリンクを掲示します。

準備学修の内容

準備学修においては、予習として各授業回で指示するwebページを読んで(30分)おいてください。また、復習のためには、授業中に配布したプリントの課題を行ってください(60分)。
参考書などは貸し出しますので、興味がある場合は申し出てください。

その他履修上の注意事項

LMSを使用します。10回~15回の内容については、電子的な記録を作っていただきますので、各自、バックアップのためのメディアを用意してください。

授業内容

授業内容
第1回組込みシステムとは:その用途、特徴、PCや基幹系サーバ、スーパーコンピュータ等との違い
第2回組込みシステムの全体構成:組込みシステム構成のための一般論について
第3回組込みシステムの構成要素:CPU, FPGA, CPLD, DSPなどの演算素子の特徴と選択について
第4回組込みシステムの構成要素:回路を安定に動かす電源系について
第5回組込みシステムの構成要素:入力系について、センサやスイッチとの接続法など
第6回組込みシステムの構成要素:出力系について、モータや発光素子との接続法など
第7回組込みシステムの構成要素:通信系、他素子とのコミュニケートなど
第8回組込みシステムの構成要素:ソフトウェア, OS, 開発環境など
第9回組込みシステム調査演習:これまでに扱った素子などについて調査して発表する
第10回組込みシステムの設計・製作手法:基板CAD、回路CAD、基板作成・基板発注の方法、フロー、リフローなどの半田付け手法について
第11回組込みシステム設計実習:受講者が考案した「組込みシステム」の机上設計実習を行います
第12回組込みシステム設計実習: (第11~14回の授業で、机上設計実習を行います)
第13回組込みシステム設計実習: (第11~14回の授業で、机上設計実習を行います)
第14回組込みシステム設計実習: (第11~14回の授業で、机上設計実習を行います)
第15回組込みシステム設計実習:受講者が考案した「組込みシステム」の発表、講評とディスカッションを行います