L'insegnamento è tenuto in italiano. Insegnamento facoltativo per il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica, collocato nel primo periodo didattico del primo anno. L'insegnamento di Integrazione di Sistemi Embedded è finalizzato a fornire agli studenti una visione metodologica e operativa degli strumenti necessari per progettare, sviluppare e integrare sistemi embedded complessi. Il corso affronta il problema dell'integrazione tra componenti software, strumenti di sviluppo, sistemi operativi real-time e piattaforme embedded, con particolare attenzione alla qualità del codice, alla modularità del progetto e all'automazione del flusso di sviluppo. Il percorso formativo inizia dalla metodologia di progetto e dalla structured programming, per poi introdurre i linguaggi di scripting e il Bash shell command language come strumenti per l'automazione, la manipolazione dei file, il controllo di flusso e la gestione dei processi. Vengono inoltre trattati i sistemi di versioning, con particolare riferimento a Git e ai workflow collaborativi, e gli aspetti fondamentali della programmazione in C per sistemi embedded, tra cui gestione della memoria, organizzazione dei progetti, compilazione, makefiles e cross-compilazione. Una parte rilevante del corso è dedicata ai sistemi operativi real-time, con particolare riferimento a FreeRTOS su piattaforme STM32. In questo contesto vengono introdotti i meccanismi di scheduling, la gestione dei task e della memoria, le code, i semafori, i mutex, gli event groups, la gestione degli interrupt e le tecniche per applicazioni a basso consumo. Il corso si completa con una parte dedicata al linguaggio C++, utilizzato come strumento per l'automatizzazione dei processi, con richiami ai fondamenti del paradigma object-oriented, alle classi, alle funzioni, alla gestione dei file, ai container STL, agli algoritmi e al polimorfismo. L'insegnamento integra lezioni, esercitazioni e laboratori, con l'obiettivo di sviluppare competenze applicative nella progettazione e nello sviluppo collaborativo di software embedded strutturato, portabile e manutenibile.

Al termine dell'insegnamento, gli studenti saranno in grado di: -applicare una metodologia strutturata di progetto all'analisi e allo sviluppo di applicazioni software per sistemi embedded; -utilizzare il linguaggio Bash e i principali strumenti di scripting UNIX per automatizzare operazioni su file, flussi di dati e processi; -impiegare strumenti di versioning e workflow collaborativi basati su Git per la gestione di progetti software in evoluzione; -comprendere e applicare i principi della programmazione in C per sistemi embedded, con particolare riferimento a gestione della memoria, organizzazione modulare del codice, processo di compilazione, makefiles e cross-compilazione; -sviluppare semplici applicazioni embedded su piattaforme STM32, in contesti bare metal e con supporto RTOS; -descrivere e utilizzare i principali meccanismi di un sistema operativo real-time, inclusi scheduling, task, gestione della memoria, code, semafori, mutex, event groups e interrupt; -analizzare soluzioni software per applicazioni a basso consumo in ambiente embedded; -utilizzare il linguaggio C++ per sviluppare codice modulare e riusabile, con classi, file processing, STL containers, STL algorithms e meccanismi di overloading, inheritance e polymorphism; -lavorare in gruppo nello sviluppo di attività di laboratorio, documentando il processo di progetto, giustificando le scelte implementative e utilizzando correttamente gli strumenti introdotti a lezione.

È richiesta la conoscenza dell'architettura di un sistema di elaborazione dati, con particolare riferimento al funzionamento di microprocessori o microcontrollori, del sistema di memoria e delle principali periferiche di input/output. È inoltre richiesta la conoscenza del linguaggio C e delle strutture fondamentali della programmazione procedurale. È utile una familiarità di base con il microcontrollore STM32 e con il relativo ambiente di sviluppo, anche se gli strumenti specifici utilizzati nel corso vengono introdotti durante le attività didattiche.

Metodologia di progetto e structured programming (0,5 CFU) Analisi delle specifiche, decomposizione del problema, progettazione top-down, flowchart, organizzazione del codice. Linguaggi di scripting e Bash (1,5 CFU) Introduzione ai linguaggi di scripting, shell Bash, file system e comandi di base, pipeline e data filtering, espressioni regolari, sed, awk, grep, controllo di flusso e gestione dei processi. Versioning e sviluppo collaborativo (0,5 CFU) Sistemi di version control, Git, repository, branching, remotes, workflow e strumenti GitLab. Programmazione C per sistemi embedded (1,5 CFU) Gestione della memoria, buone pratiche di coding, organizzazione modulare dei progetti, processo di compilazione, toolchain, makefiles, cross-compilazione, ambienti STM32. Sistemi operativi real-time per applicazioni embedded (1,5 CFU) Introduzione ai RTOS e a FreeRTOS, gestione dei task, scheduling, memoria, queue, semafori, mutex, event groups, interrupt management e applicazioni low-power. C++ per l'automatizzazione dei processi (2 CFU) Sintassi del linguaggio, funzioni, strutture dati, classi, file processing, STL containers, STL algorithms, overloading, inheritance e polymorphism, con applicazioni all'automatizzazione dei processi di simulazione.

Le attività di laboratorio sono obbligatorie e la presenza viene registrata. I laboratori sono svolti in gruppi, ma la valutazione è individuale. È richiesto l'uso del sistema di versioning Git, dal momento in cui viene introdotto a lezione. Le valutazioni di laboratorio vengono mantenute negli anni. Per lo svolgimento dei laboratori, ad eccezione della parte relativa agli RTOS, è previsto l'utilizzo del server dedicato al corso, che può essere impiegato esclusivamente per finalità didattiche strettamente connesse all'insegnamento.

L'insegnamento è articolato in lezioni, esercitazioni ed esercitazioni di laboratorio. Le lezioni comprendono teoria, sintassi, esempi applicativi e discussione di casi di studio. Sono inoltre previste esercitazioni in aula e attività di scripting da svolgere a casa in gruppo. Durante le ore di laboratorio sono previste anche brevi verifiche orali o discussioni sui contenuti sviluppati nei laboratori. Le attività di laboratorio sono obbligatorie. Il calendario del corso prevede otto laboratori più una sessione finale di simulazione d'esame e consulenza. I laboratori coprono attività su Bash, programmazione C e RTOS su STM32, e C++ per l'automatizzazione dei processi di simulazione. Durante le sessioni di verifica, le competenze acquisite vengono discusse con i gruppi; tuttavia, la valutazione finale della parte laboratoriale è individuale. La consegna dei laboratori deve avvenire tramite il portale della didattica entro l'inizio del laboratorio di verifica, secondo le modalità indicate nelle istruzioni di consegna. In ciascun laboratorio agli studenti può essere richiesto di mostrare i flowchart adottati per il problem solving, spiegare e commentare il codice implementato e dimostrare l'utilizzo degli strumenti di versioning introdotti nel corso. Le valutazioni dei laboratori vengono pubblicate alla fine del corso e pesano il 15% della valutazione finale.

I testi di riferimento che coprono una parte significativa degli argomenti dell'insegnamento sono: Cameron Newham, Learning the Bash Shell, O'Reilly Media. Arnold Robbins, sed & awk, O'Reilly Media. Jon Loeliger, Version Control with Git. Scott Chacon, Ben Straub, Pro Git. Testi e materiale didattico sul linguaggio C++ tratti da Paul Deitel e Harvey Deitel, C++: How to Program. Mastering the FreeRTOS Real Time Kernel" from Richard Barry Ulteriore materiale didattico, lucidi e manuali per le esercitazioni di laboratorio sono resi disponibili tramite il portale della didattica.

Slides; Esercizi; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio;

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Exam: Written test; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L'esame è finalizzato a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi, con particolare riferimento alla capacità di applicare una metodologia strutturata di progetto, utilizzare gli strumenti di scripting e versioning, sviluppare e analizzare codice in C e C++ per sistemi embedded, e comprendere i principali meccanismi dei sistemi operativi real-time e dei flussi di compilazione e integrazione del software embedded. L'85% del voto dipende da una PROVA SCRITTA: La valutazione finale consiste in una prova scritta individuale e nella valutazione individuale delle attività di laboratorio. La prova scritta ha durata di due ore e comprende tre esercizi inerenti ai linguaggi di programmazione, C++, Bash, RTOS, Git più un'eventuale domanda a risposta aperta sugli aspetti più teorici del corso. Durante la prova scritta non è consentita la consultazione di libri, appunti o altro materiale didattico. Il 15% del voto finale dipende dal lavorso svolto in LABORATORIO durante il semestre: Le attività di laboratorio sono svolte in gruppo, ma la valutazione è individuale e viene formulata in base: (a) alla consegna degli esercizi svolti tramite portale della didattica (b) la relativa discussione che avviene durante il laboratori stessi Nello specifico, la valutazione della parte laboratoriale tiene conto della qualità del lavoro svolto, della discussione durante i laboratori di verifica in termini di: chiarezza nell'esposizione, scelte progettuali e implementative, dell'uso corretto degli strumenti introdotti nel corso, e della presenza. All'inizio del corso viene fornito un calendario con tutte le date dei laboratori, le date per la consegna degli elaboratori e delle relative discussioni orali. I voti dei laboratori vengono pubblicati alla fine del corso. La prova scritta pesa l'85% della valutazione finale, mentre la parte laboratoriale pesa il 15%. Il voto finale è espresso in trentesimi.

Gli studenti e le studentesse con disabilita 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'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.