Cursus Embedded Systems

Les 1 • Overzicht van de ontwikkelingstoolchain

Introduceert cross-compilers, linkers, debuggers en flash-programmeurs. Studenten configureren een basistoolchain om hun eerste programma te bouwen en uit te voeren.

Les 2 • Kernhardwarecomponenten

Geeft een overzicht van microcontrollers, processoren, geheugentypes en randapparatuur. Biedt de hardware-woordenschat die nodig is voor alle volgende hoofdstukken.

Les 3 • Systeembeperkingen en afwegingen bij embedded systemen

Analyseert vermogens-, geheugen-, latentie- en kostenbeperkingen die ontwerpbeslissingen bepalen. Omlijst de technische afwegingen die gedurende de cursus worden herhaald.

Les 4 • Definitie van embedded systemen

Contrasteert embedded systemen met desktopcomputing aan de hand van praktijkvoorbeelden. Verankert het hoofdstuk door de reikwijdte en ontwerpfilosofie vast te stellen.

Les 1 • Statemachines en besturingsstroom

Implementeert eindige statemachines met behulp van enums en switch-instructies voor gebeurtenisgestuurde firmware. Biedt een schaalbaar alternatief voor geneste conditionele instructies.

Les 2 • De kwalificaties Volatile, Const en Restrict

Legt compileroptimalisatie-interacties met hardware-gebonden variabelen uit. Studenten passen kwalificaties correct toe om subtiele concurrency- en optimalisatiefouten te voorkomen.

Les 3 • Pointers en geheugenbeheer

Behandelt pointer-aritmetica, functiewijzers en strategieën voor statische geheugentoewijzing. Vermijdt valkuilen bij dynamische toewijzing in veiligheidskritische firmware.

Les 4 • Types met vaste breedte en bitmanipulatie

Gebruikt stdint.h-types en bitsgewijze operators om draagbare registercode te schrijven. Elimineert type-grootte-dubbelzinnigheid die vaak voorkomt bij embedded bugs.

Les 1 • Interrupts en exception handling

Behandelt interruptvectoren, prioriteitsniveaus en ISR-ontwerpregels. Studenten vervangen pollingslussen door interrupt-gestuurde I/O voor efficiëntie.

Les 2 • Essentiële CPU-architectuur

Behandelt pijplijnstadia, instructiesets en registerbestanden van gangbare embedded kernen. Verbindt architectuurkennis met het schrijven van efficiënte low-level code.

Les 3 • Geheugenarchitectuur en toewijzing

Legt memory-mapped I/O, adresruimten en stack- versus heap-toewijzing uit. Bereidt studenten voor op het lezen van datasheets en het schrijven van correcte randapparatuur-toegangscode.

Les 4 • Analoge interfaces: ADC en DAC

Legt ADC-sampling, resolutie, referentiespanningen en DAC-uitgang uit. Studenten lezen sensorspanningen en genereren analoge signalen onder softwarecontrole.

Les 5 • GPIO en digitale I/O-aansturing

Leert register-niveau GPIO-configuratie voor ingang, uitgang en alternatieve functies. Studenten voeren LED-aanstuuroefeningen en anti-dender-oefeningen voor knoppen uit.

Les 1 • UART-seriele communicatie

Configureert baudrate, framing en flow control voor UART-verbindingen. Studenten implementeren een command-line interface via een seriële terminal.

Les 2 • Protocolselectie en debuggen

Begeleidt protocolkeuze op basis van snelheid, afstand, aantal nodes en kosten. Studenten gebruiken logische analysers en oscilloscopen om busverkeer te decoderen en te debuggen.

Les 3 • CAN-bus-grondbeginselen

Introduceert CAN-frame-structuur, arbitrage, foutdetectie en bustopologie. Bereidt studenten voor op werk met automotive- en industriële protocollen.

Les 4 • I2C-busprotocol

Legt I2C-adressering, ACK/NACK, clock stretching en multi-master arbitrage uit. Studenten lezen sensordata van I2C-apparaten met behulp van registermappen.

Les 1 • Taakcreatie en -beheer

Maakt, pauzeert, hervat en verwijdert taken met behulp van RTOS-API's. Studenten bouwen een multi-taak-applicatie met onafhankelijke sensor- en displaytaken.

Les 2 • RTOS-concepten en planning

Definieert taken, schedulers, preëmptie en contextwisseling. Contrasteert RTOS-gebaseerd ontwerp met bare-metal super-loop-benaderingen.

Les 3 • RTOS-timers en energiebeheer

Configureert software-timers en tickless-idle-modi om het energieverbruik te verminderen. Integreert RTOS-timing met hardware low-power-toestanden.

Les 4 • Inter-taskcommunicatie

Gebruikt wachtrijen, mailboxes en gebeurtenisvlaggen om data veilig tussen taken door te geven. Elimineert het delen van globale variabelen dat race-omstandigheden veroorzaakt.

Les 1 • Optimalisatie van randapparatuur-energieverbruik

Schakelt randapparatuur op aanvraag in en uit om de ruststroom te elimineren. Past duty-cycling toe op sensoren, radio's en displays.

Les 2 • Slaap- en low-power-modi

Configureert slaap-, diepe slaap- en stand-by-modi met geschikte wake-up-bronnen. Studenten meten energiebesparingen bij elke modusovergang.

Les 3 • Klok- en spanningsschaling

Reduceert actief vermogen door de CPU-frequentie en voedingsspanning dynamisch te verlagen. Studenten implementeren DVFS-beleid gekoppeld aan de werklastvraag.

Les 4 • Grondbeginselen van energieverbruik

Ontleedt dynamische, statische en randapparatuur-energiecomponenten. Stelt een meetbasis vast voordat optimalisatie begint.

Les 1 • Embedded dreigingslandschap

Catalogeert fysieke, firmware- en netwerkaanvalsvectoren gericht op embedded apparaten. Motiveert beveiligingsinvesteringen met praktijkcases van inbreuken.

Les 2 • Beveiligde communicatiekanalen

Configureert TLS en DTLS op embedded stacks voor geverifieerde, versleutelde verbindingen. Beheert certificaten en sessiesleutels binnen geheugenbeperkingen.

Les 3 • Secure boot en firmware-integriteit

Implementeert een vertrouwensketen van ROM-bootloader tot applicatie-firmware. Studenten ondertekenen firmware-images en verifiëren handtekeningen bij het opstarten.

Les 4 • Beveiligde firmware-update (OTA)

Ontwerpt een fail-safe over-the-air update-pijplijn met rollback-bescherming. Studenten implementeren een dual-bank flash-update-schema met handtekeningcontroles.

Les 1 • Debugtechnieken en -hulpmiddelen

Gebruikt JTAG/SWD-debuggers, trace-buffers en printf-achtige logging om fouten te isoleren. Bouwt systematische foutopsporingsvaardigheden op die van toepassing zijn op elk embedded platform.

Les 2 • Implementatie- en veldupdate-strategieën

Plant productieflashing, velddiagnostiek en OTA-update-uitrol voor geïmplementeerde apparaten. Adresseert fleetmanagement en versiebeheer op schaal.

Les 3 • Statische analyse en codekwaliteit

Voert statische analysers uit en handhaaft codeerstandaarden om defecten vóór runtime te voorkomen. Integreert kwaliteitspoorten in de build-pijplijn.

Les 4 • Hardware-in-the-loop-testen

Verbindt echte hardware met geautomatiseerde testscripts om timing en randapparatuurgedrag te valideren. Ontdekt integratiefouten die unit-tests niet kunnen detecteren.