ES 1: Digitaltechnik und Rechnerarchitektur
Autoren: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz/Prof. Dr. Peter Liell, Hochschule Kaiserslautern
- Digital - Analog: Was ist Digital?; Codierung
- Darstellung von Zahlen: Polyadische Zahlensysteme; Duales Zahlensystem; Oktalsystem; Hexadezimalsystem
- Logische Verknüpfungen - Schaltalgebra: Formalismen und Definitionen; Algebraische Eigenschaften aussagenlogischer Verknüpfungen; Schaltnetze; Minimierung von Schaltfunktionen
- Schaltwerke: Kippstufen; Bistabile Kippstufen; Endliche Automaten
- Rechnerarchitekturen: Die Architektur des "Von-Neumann-Rechners"; Die Architektur des Harvard-Rechners; SIMD-Rechner; Rechner mit CISC- und RISC-Befehlssätzen
- Rechnerbaugruppen: Speicher; CPU; Bussysteme
ES 2: Grundlagen von Betriebssystemen
Autor: Prof. Dr. Carsten Vogt, Technische Hochschule Köln
- Die Kurseinheit ist als Begleittext zu dem Buch "Mandl, Peter: Grundkurs Betriebssysteme, Verlag Springer Vieweg" konzipiert.
- Einführung: Computersysteme, Entwicklung von Betriebssystemen
- Betriebssystemarchitekturen und Betriebsarten: Zugriffsschutz in Betriebssystemen; Betriebssystemarchitekturen; Klassische Großrechnerbetriebsarten; Terminalserver-Betrieb; Verteilte Verarbeitung
- Interruptverarbeitung: Interrupts; Systemaufrufe
- Prozesse und Threads: Prozesse; Threads; Programmiermodelle für Threads; Prozesse und Threads in konkreten Betriebssystemen
- CPU-Scheduling: Scheduling-Kriterien; Scheduling-Verfahren; Vergleich ausgewählter Scheduling-Verfahren
- Synchronisation und Kommunikation: Grundlegendes; Konzepte; Synchronisationstechniken moderner Betriebssysteme; Synchronisationsmechanismen in Programmiersprachen; Kommunikation von Prozessen und Threads
- Hauptspeicherverwaltung: Grundlegende Betrachtungen; Virtueller Speicher; Speicherverwaltung in ausgewählten Systemen
ES 3: Programmieren in C und Einführung in die Systemprogrammierung unter Linux
Autor: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Einführung in die Programmiersprache C: Vor- und Nachteile der Sprache; Ein erstes C-Programm; Namen und reservierte Schlüsselwörter; Elementare Datentypen; Arrays, Strukturen, Unions und Zeiger; Operatoren; Kontrollstrukturen; Funktionen; Präprozessor-Anweisungen; Geltungsbereiche von Bezeichnern; Speicherklassen; Notwendigkeit und Vorteile einer Stilfibel
- Linux-Systemtreiber: Hardwarezugriffe; Hardwarezugriffe aus dem User-Space; Systemtreiber aus Applikationssicht; Ladbare und nicht ladbare Systemtreiber; Block- und zeichenorientierte Treiber
- Erstellen von Systemtreibern: Hallo-Welt-Treiber; Aufbau eines minimalen Systemtreibers; Beispiel: Null-Device-Systemtreiber; Testen von Treibern; Interruptverarbeitung im Treiber; Treibererweiterungen; Nützliche Regeln für Treiberentwicklung
ES 4: Embedded Linux
Autoren: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Embedded Systems - warum Linux?
- Grober Aufbau eines Embedded Systems unter Linux
- Entwicklungs- und Testwerkzeuge
- Skript-Programmierung (Bash)
- Datenträger
- Umgang mit Dateisystemen
- Einsatz von Filesystemen beim Kernelstart
- Busybox
- Bootlader
- Schnittstellen für Input/Output
- GNU General Public License
ES 5: Sensorik für IoT
Autor: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Internet of Things
- Smart Technologies: Smart Home; Smart Garden; Smart Citys; Smart Industries; Smart Energy; Smart Farming
- Messdatenerfassung: AD-Wandler; DA-Wandler; Abtastung; Linearisierung
- Sensorik: Strom-/Spannungsmessung; Staubpartikelsensor; Kraftmessung; Vibrationen/Schwingungen; Helligkeit; Überwachung der Luftqualität; Magnetfeld; Füllstandmessungen; Bewegungsmanipulation; Wasserlecksensoren
- Energy Harvesting: Energy Harvesting Principle; Batterienutzungsdauer; Piezoeffekt; Peltierelemente
ES 6: IoT-Kommunikation
Autor: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Funktechnik: Wellenausbreitung; Antennentechnik; ISM-Frequenzbänder; Maximierung Entfernung/Batterienutzungsdauer; Antennenwahl und -montage (best practice)
- LoRa: LoRa; LoRa-Spezialitäten; Das Spreadspektrum-Modulationsverfahren; LowPowerWAN: Nodes/Gateways/Repeater
- Sigfox: Sigfox; Das BPSK-Modulationsverfahren; Das Sigfox-Netzwerk
- ThingSpeak ist eine IoT-Cloud der Fa. Mathworks. Mit Hilfe von ThingSpeak wird exemplarisch geübt, wie Daten geladen, visualisiert und analysiert werden.
- Der Umgang mit dem Nachrichtenprotokoll (MQTT ) wird geübt, das sich besonders bei der Datenübertragung über Strecken mit geringer Bandbreite und/oder IoT-Geräten mit hoher Latenzzeit bewährt hat.