Il corso e' tenuto in italiano. Insegnamento facoltativo per la laurea magistrale in Ingegneria Elettronica, collocato al primo periodo didattico del I anno. Questo corso pone l'accento sulle metodologie e sugli strumenti di sviluppo utilizzati nella progettazione del firmware dei sistemi embedded, nonche' nel test degli stessi. In particolare sara’ descritta nel dettaglio la struttura di una applicazione, sia nel caso di integrazione diretta sull’hardware (bare-metal) sia nel caso essa debba essere inserita in un sistema real-time, piuttosto che in un dispositivo Linux embedded. Queste conoscenze saranno integrate dalla descrizione degli strumenti utilizzati per costruire l’ambiente software, partendo dai cross-compilatori, fino agli strumenti automatici di generazione del codice binario, della gestione delle versioni, e della installazione e test dello stesso sul sistema embedded, eventualmente interfacciato ad un personal computer. Infine, saranno descritte metodologie utilizzabili per l’analisi delle prestazioni del software realizzato, e per l’analisi dei requisiti di memoria, banda di I/O e potenza di calcolo.

- Conoscenza della struttura di una applicazione per sistemi embedded, sia bare-metal, che RTOS o Linux - Conoscenza di tecniche di programmazione C e C++ specificamente orientate ai sistemi embedded - Capacita’ di scrivere codice corretto per definizione - Capacita’ di progettare una applicazione per sistemi embedded - Capacita’ di analizzare le prestazioni del firmware di un sistema embedded, al fine di ottimizzare le sezioni critiche dal punto di vista dell’utilizzo delle risorse hardware del sistema - Capacita’ di definire procedure di test modulare per il firmware di un sistema embedded - Conoscenza di sistemi per la creazione automatica di distribuzioni firmware - Capacita’ di gestire un sistema software complesso ed in evoluzione, mediante tecniche di versioning - Capacita’ di sviluppare software in team, con il supporto di software di versioning e multibranching - Capacita' di produrre procedure automatizzate per il test e la verifica di architetture digitali mediante scripting - Conoscenza di base dei principali tipi di linguaggi di scripting - Conoscenza approfondita di linguaggi di shell (Bash) - Conoscenza approfondita di un linguaggio di scripting a oggetti (Python)

E’ necessaria la conoscenza dell’architettura di un sistema di elaborazione dati. In particolare e’ necessario conoscere l’architettura ed i meccanismi di funzionamento di un microprocessore, del sistema di memoria, e dei principali tipi di periferiche (porte seriali, parallele, timer, convertitori A/D e D/A) Inoltre e’ necessaria la conoscenza del linguaggio di programmazione ‘C’. E’ utile anche la conoscenza della programmazione ad oggetti, e, possibilmente, del linguaggio ‘C++’.

- Programmazione di sistemi embedded (2,5 CFU) - Struttura del codice eseguibile - Processo di compilazione e cross-compilazione - Struttura di una applicazione in sistemi bare-metal - Struttura di una applicazione in sistemi real-time - Boot loader e kernel - Filesystem nei sistemi embedded - Organizzazione del firmware (1 CFU) - Procedure di test e test units - Automazione del processo di compilazione - Gestione delle versioni - Distribuzione del firmware (deployment) - Linguaggi interpretati (2,5 CFU) - Linguaggi di scripting - panoramica - Shell (Bash) - Programmi di utilita’ (sed, awk, grep, lex, yacc) - Scripting orientato agli oggetti per l'automazione di processi simulativi, di testing e GUI (Python)

Le esercitazioni in aula riguardano piccoli progetti, relativi a quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. E' richiesto l'uso di calcolatrici scientifiche (personali). Le esercitazioni sperimentali di laboratorio comprendono nella prima parte lo sviluppo di firmware in accordo con la metodologia descritta a lezione, ed il test dello stesso su schede a microcontrollore mentre nella seconda parte verteranno sull'uso dei linguaggi di scripting nel progetto di sistemi embedded. Per l'esecuzione delle esercitazioni sperimentali sono disponibili delle schede basate su FPGA e microcontrollori. Il numero di esercitazioni previste e' 9 e sono condotte in laboratorio da gruppi di 2-4 studenti. Il lavoro prevede la realizzazione di homework propedeutici al laboratorio stesso durante i quali gli studenti prepareranno il progetto richiesto di volta in volta per poi verificarlo durante le sessioni di laboratorio. Ogni laboratorio richiede la redazione di una relazione che concorrerà al conseguimento del voto finale.

I testi che coprono buona parte degli argomenti del corso sono: F.Vahid, T. Givargis, "Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction", John Wiley and Sons M. Lutz, D. Ascher, Learning Python", O'Reilly Media, Inc Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati nelle lezioni, e i manuali per le esercitazioni di laboratorio, corredati delle caratteristiche dei componenti utilizzati. Tutto il materiale didattico e' scaricabile attraverso il portale della didattica.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Progetto di gruppo;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group project;

... L'esame consiste in una prova scritta (2 ore e 30 minuti ) sui linguaggi di scripting ed una prova orale divisa in due parti, relative rispettivamente alla progettazione del firmware di sistemi embedded e ai linguaggi di scripting per l'automazione della verifica. Ciascuna parte orale ha una durata di 15-20 minuti e riguarda tutti gli argomenti trattati a lezione, nei laboratori e nei lavori assegnati, comprese le relazioni svolte. Il voto finale e' una media pesata della valutazione delle due parti. Il candidato deve essere sufficiente in ambedue le parti. L'ammissione alla prova orale e' condizionata dall'avvenuta consegna delle relazioni di laboratorio, svolte in gruppo, che deve avvenire almeno sette giorni prima dell'appello. La valutazione delle relazioni si basera' sulla corretta applicazione della metodologia di progetto presentata in aula, e sulla chiarezza di esposizione di quanto elaborato dai candidati.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.