Praktikum z návrhu embedded systémů (FSI-0ES)

Kurz poskytuje ucelený průchod návrhem embedded zařízení až k funkčnímu prototypu.

Student po absolvování:

- Navrhne základní schéma a DPS v KiCADu a připraví podklady pro výrobu.

- Provede osazení a pájení vlastní desky, bezpečně oživí HW.

- Zvládne programovat MCU v Arduino IDE, využít I/O, ADC, UART.

- Navrhne jednoduché GUI v Pythonu pro komunikaci s deskou a vizualizaci dat.

- Změří a vyhodnotí základní parametry zařízení (multimetr, osciloskop)

- Schopnost číst technickou dokumentaci v angličtině.

- Základy programování (podmínky, cykly, funkce).

- Základní elektrotechnické znalosti (Ohmův zákon, jednoduchá schémata).

- Výhodou (ne nutně): základní povědomí o Arduino IDE / Pythonu.

Předmět vede studenty od návrhu schématu a desky plošných spojů v KiCADu až k hotovému výrobku s mikrořadičem. V laboratoři si osvojí pájení a osazení, připraví kryt pomocí 3D tisku a laserového řezání a provedou oživení zařízení. Následně vytvoří firmware v prostředí Arduino IDE a jednoduchou desktopovou aplikaci v Pythonu pro ovládání a zobrazení měření. Součástí je práce s multimetrem, osciloskopem a generátorem; výsledkem je funkční prototyp doplněný o základní dokumentaci. 

Podmínky udělení zápožtu:

- Účast na laboratořích je povinná (dvě absence).

- Pro uzavření předmětu nutno odevzdat funkční prototyp + dokumentaci + krátké demo (2–3 min).

1. 
   

   Začátek: výběr MCU (Arduino), definice funkcí zařízení, návrhové zadání.

   
   


2. 
   

   KiCAD I: knihovny, schéma – napájení, MCU, programovací konektor, I/O, ADC vstup.

   
   


3. 
   

   KiCAD II: layout – umístění, vedení, DRC; výrobní soubory (Gerber/Drill/BOM/PNP) připraveny k objednání.

   
   


4. 
   

   Mechanika – krabička: návrh boxu (FreeCAD/Fusion), rozměry, čela/otvory; rychlý prototyp (3D tisk/laser).

   
   


5. 
   

   Pájení I: THT/SMD techniky, ESD, inspekce; částečné osazení (napájení).

   
   


6. 
   

   Pájení II: kompletní osazení, vizuální kontrola; příprava na oživení.

   
   


7. 
   

   Oživení HW: měření napájení, klidových proudů; první „blinky“ (Arduino IDE).

   
   


8. 
   

   Periferie FW: GPIO, časovač, ADC měření (1 kanál), jednoduchý UART protokol.

   
   


9. 
   

   Měření v praxi: multimetr, osciloskop, generátor; validace ADC (úroveň, šum, aliasing).

   
   


10. 
    

    Python GUI I: sériová komunikace, základní okno, čtení stavů, zápis do I/O.

    
    


11. 
    

    Python GUI II: graf analogového měření (stream/akvizice), uložení dat, tvorba .exe.

    
    


12. 
    

    Integrace do krabičky: finální dílenské úpravy, montáž, kabeláž.

    
    


13. 
    

    Finalizace: testování, demo, fotodokumentace, odevzdání (FW + GUI + podklady).