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: Embedded Sensors
Autor: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Embedded Sensors: Definition; Embedded Sensors - warum mit Linux?
- Embedded Sensors im Bereich Smarte Technologien: Smart Home; Smart Garden; Smart City; Smart Industry, Smart Factory; Smart Farming
- Messdatenerfassung und -verarbeitung: Zeitdiskrete Signale; Digital-Analog-Wandler; Analog-Digital-Wandler; Korrekte Abtastung; Rauschen und andere Störungen
- Technik von Senoren für industrielle Zwecke: Sicherer Betrieb (IP-Schutzklassen); Dehnungsmessstreifen (DMS); Kraftmessung; Helligkeit; Temperaturmessung; Vibrationen/Schwingungen; Füllstandsmessungen
- Datenfusion
- Softwaremäßiger Zugriff auf Sensoren: Sicherheitshinweise; I2C-Bus; 1-Wire-Bus
- Zukunftssichere Systemstruktur eines Embedded Sensors: Anforderungen an Kernel; Anbindung an IoT-Plattform
- Funktechnik: Wellenausbreitung; Antennentechnik; ISM-Frequenzbänder; Antennenwahl und -montage
- RFID: Übersicht; RFID im UHF-Bereich
ES 6: Kommunikationsverfahren für Sensoren, auch unter Einbeziehung von IoT-Plattformen
Autor: Prof. Dr. Helmut Bollenbacher, Hochschule Koblenz
- Low Power WAN: LoRa: LoRa; LoRaWAN: Ein LPWAN basierend auf LoRa-Technik; Überwachung des LoRaWANs; SigFox
- MQTT - MQ Telemetry Transport-Prolokoll: Überblick; Nachrichtenablage im Broker; Publisher, Subscriber; Quality of Service; Ausnahmesituationen; Gesicherte Verbindungen; Besondere Merkmale des Protokolls; C-Programm mit Subscriber-Funktion
- Iot-Plattformen
- Die IoT-Plattform Thingspeak: Kern; Channel; Devices; Applikationen; Einfache Beispiele für den Umgang mit Thingspeak; Ereignisgesteuerte Verarbeitung mit React; Zeitgesteuerte Verarbeitung mit TimeControl; Abrechnung/Verbrauchsdaten
