CYBER PHYSICAL SYSTEMS

CYBER PHYSICAL SYSTEMS

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iten
Codice
72306
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
10 cfu al 1° anno di 8732 INGEGNERIA ELETTRONICA (LM-29) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-INF/01
LINGUA
Italiano (Inglese a richiesta)
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA ELETTRONICA )
periodo
Annuale
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso intende fornire un’ampia panoramica sui vari tipi di cyberphysical sytems: sistemi sincroni, asincroni, dinamici a tempo continuo, temporizzati, ibridi. La trattazione dei sistemi riguarda argomenti di modellazione, simulazione e verifica (model checking). Ogni argomento è affrontato anche attraverso l’utilizzo di appropriati strumenti di sviluppo, quali Spin, Uppaal, Matlab-Simulink, etc. La parte finale del corso riguarda l’introduzione alla programmazione di microcontrollori ARM.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende fornire un’introduzione all’analisi e alla progettazione di sistemi cyberphysical system. Questo comprende i processi sincroni e asincroni, i requisiti di safety e liveness, e i sistemi dinamici e temporizzati. Il corso riprende e sviluppa nozioni di calcolo delle probabilità e statistica e sviluppa semplici applicazioni di intelligenza artificiale per la collective intelligence.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Frequentando il corso, lo studente dovrebbe arrivare a possedere un’ampia conoscenza sui vari tipi di cyberphysical sytems, quali: sistemi sincroni, asincroni, dinamici a tempo continuo, temporizzati, ibridi. Per ogni tipo di sistema, si trattano argomenti di modellazione, simulazione e verifica (model checking). Lo studente sarà messo in grado di conoscere le basi teoriche, poi di studiare alcuni esempi applicativi. Esericizi sono proposti, e solitamente risolti in classe, per ciascuno degli argomenti, al fine di verificare l’acquisizione delle conoscenze. Lo studente imparerà anche ad utilizzare appropriati strumenti di sviluppo, per ciascuna tipologia di cyberphysical syetm, quali Spin, Uppaal, Matlab-Simulink, etc.

La parte finale del corso riguarda l’introduzione alla programmazione di microcontrollori ARM. Anche in questo caso, da una parte lo studente sarà chiamato a conoscere ed approfondire la struttura e la funzionalità dei moduli hardware e software delle architetture a semiconduttore, dall’altro sarà invitato a mettere in pratica le conoscenze sviluppate sviluppando alcune semplici applicazioni/esercizi di funzionamento dei suddetti moduli.

L’esercizio e, in misura maggiore, il progetto previsti alla fine del corso dovrebbero stimolare le capacità progettuali dello studente, e la verifica operativa sul campo delle conoscenze acquisite.

I risultati di apprendimento riguardano la realizzazione degli obiettivi formativi di cui sopra, anche attraverso l’implementazione di un progetto.

PREREQUISITI

Elettronica dei sistemi digitali

Fondamenti di programmazione

Fondamenti di architettura dei calcolatori

Modalità didattiche

Lezioni frontali, con utilizzo di slide, ed esercizi svolti sia alla lavagna sia al PC, utilizzando gli strumenti di sviluppo/simulazione indicati a lezione. Ricevimento studenti. Proposta, realizzazione e discussione di progetti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Modellazione, simulazione e verifica di cyberphysical systems

  • Introduzione
  • Modelli sincroni
  • Requisiti di safety
  • Modelli asincroni
  • Requisiti di liveness
  • Sistemi dinamici
  • Sistemi temporizzati
  • Sistemi ibridi

Microcontrollori

  • Introduzione
  • GPIO
  • Interrupts
  • UART/USART
  • DMA

TESTI/BIBLIOGRAFIA

R. Alur, Principles of Cyberphysical Systems: 
https://mitpress.mit.edu/books/principles-cyber-physical-systems

C. Noviello, Mastering STM32
https://www.carminenoviello.com/mastering-stm32/

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento: franz@elios.unige.it

Commissione d'esame

FRANCESCO BELLOTTI (Presidente)

ALESSANDRO DE GLORIA

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni frontali, con utilizzo di slide, ed esercizi svolti sia alla lavagna sia al PC, utilizzando gli strumenti di sviluppo/simulazione indicati a lezione. Ricevimento studenti. Proposta, realizzazione e discussione di progetti.

INIZIO LEZIONI

Come da calendario didattico

ESAMI

Modalità d'esame

Esame orale sulla prima parte (cyber-physical systems), comprendente sia domande teoriche sia esercizi tipicamente su carta, sugli argomenti trattati a lezione.

Lavoro di progetto (su un’applicazione a micro-controllore o sulla modellazione/simulazione di un cyberphysical system)

Esercizio applicativo (su un’applicazione a micro-controllore o sulla modellazione/simulazione di un cyberphysical system – l’argomento che non si è scelto come lavoro)

Modalità di accertamento

L’accertamento avverrà tramite domande/esercizi nell’esame orale. Per quanto riguarda il progetto e l’esercizio applicativo, la valutazione avverrà nei colloqui preparatori e durante la progettazione/implementazione e nella discussione finale di un elaborato descrittivo del lavoro svolto.