授業科目名	組込み設計
時間割番号	TJM217
担当教員名	丹沢　勉
開講学期・曜日・時限	前期・金・II	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
現在では家電製品，自動車などの工業製品のほとんどはマイクロプロセッサを内蔵している。したがって，工業製品の開発・設計を行う技術者にとってマイクロプロセッサによる機器等の制御の知識は必要不可欠である。本講義は，マイクロプロセッサによる制御の基本的な手法を理解することを目的としている。そのため，実際にマイクロプロセッサ基板を用い，I/Oやタイマ，割込みなどの周辺回路の制御法などを習得する。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部(～2023年度入学生)>機械工学科向け 工学部(～2023年度入学生)>電気電子工学科向け 工学部(～2023年度入学生)>コンピュータ理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   CS-A 専門 5.時代の変化に対応できるよう、最新の技術動向を考慮して、自律的・継続的に学習できる。 ◎ 工学部(～2023年度入学生)>メカトロニクス工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   JM-A 専門 2.三分野での活躍を目指す技術者・研究者にとって必要な基礎知識と技術 基本的な電気回路の動作を理解したうえで、回路図の読み書きと、それに基づく電子回路の製作ができる。 ○ JM-B C言語による基本的（データ型、制御構造、関数等）なプログラムが作成でき、組込み用マイコンの基本的なI/O制御プログラムをマイコンの概要と動作の理解の上で作成できる。 ○ JM-C 3.三分野のうち、一つ以上のより専門的な技術と知識。少なくとも一分野の技術と知識を十分に身につけ、さらに一つ以上の分野の技術と知識も身につける。 3.情報分野 コンピュータのアーキテクチャ（構成様式）と動作原理が説明できる。 ○ JM-D 組込みシステムにおいて、ソフトウェアを開発することができる。 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 CS JM 1 組込みシステムの概要を説明できる． CS-A JM-A 2 組込みシステムの開発方法を説明できる． CS-A JM-B 3 マイクロプロセッサを用いて，接続されているハードウェアをコントロールすることができる． CS-A JM-C 4 センサなどから得られたアナログ信号をマイクロプロセッサで処理することができる． CS-A JM-D
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 25% レポート，テスト，課題で該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 2 25% レポートで該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 3 25% レポート課題・テストで該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 4 25% レポート課題・テストで該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 合計 100%
＜授業の方法＞
本授業では各自に『マイコンボードキットを購入』し制作てもらい，講義と実機による復習をセットで行う．（このマイコンボードは，この授業だけでなく．後期のJM実習３や大学院における通信の実習に用いる） 理解しているべき予備知識 　コンピュータの構成などについての基礎的な知識 準備する工具 　20W以下のハンダコテ，小型ニッパ，ピンセット，精密ドライバセット，ノートPC等
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
(未登録)
＜テキスト＞
(未登録)
＜参考書＞
日本システムハウス協会エンベデッド技術者育成委員会編・著, エンベデッドシステム開発のための組込みソフト技術, 電波新聞社, ISBN:9784885547980, (2005年出版)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 組込みマイクロプロセッサの基礎 事前学習 事後学習 事前学習：論遅演算の復習 事後学習：演習問題 授業内容 マイコンについての概要と歴史を理解する． 組込みシステムとPCの違いを理解する． 2 タイトル 組込みマイクロプロセッサの基礎（ 2進数，16進数，論理演算，2の補数 ） 事前学習 事後学習 事前学習：第1回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 2進数，10進数，16進数の理解し，互いに変換できるようになる． 2進数での四則演算ができるようになる．2の補数について理解する． 3 タイトル 組込みマイクロプロセッサの基礎（ CPU,ROM,RAM,IO メモリマップ ） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～2回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 コンピュータの基本構成と各要素の機能とそれらをつなぐバスについて理解する． RAM,ROMの動作を理解する．メモリマップについて理解する 4 タイトル 組込みマイクロプロセッサの基礎（ マイコンの基本構成とアーキテクチャ ） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～3回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 マイコンの基本動作におけるバスやデータの流れを理解する． Fetch, Decode,Executeの動作を理解する． 5 タイトル 基本的なアセンブリ言語（汎用レジスタとメモリアクセス，加減算） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～4回の復習，開発環境のインストール 事後学習：演習問題 授業内容 CPUの汎用レジスタとALU,メモリ間の動作を理解する． 開発環境のシミュレータを用いて，メモリ，汎用レジスタ，PC等の動きを実習で理解する． 6 タイトル 基本的なアセンブリ言語（条件分岐と繰返し処理） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～5回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 アセンブリ言語と用いて，条件分岐，繰り返し文の記述方法を理解する． シミュレータを用いて，マイコンの動作を理解する． 7 タイトル 基本的なアセンブリ言語（Bit演算と条件分岐） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～6回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 Bit演算を理解する．Bit演算を含めた条件分岐を理解し，シミュレータでも動作を理解する． 8 タイトル 基本的なアセンブリ言語（サブルーチン） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～7回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 アセンブリ言語でのサブルーチンの書き方を理解する． スタックの動作を理解する 9 タイトル PIO（SW回路とLED駆動回路） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～8回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 マイコンに，SWやLEDの回路を理解する． 実践的な課題に対しプログラミングをおこない，シミュレータ上でその動作を理解する． 10 タイトル テストと前半まとめ 事前学習 事後学習 事前学習：第1～9回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 ここまでの内容に対し テストを実施し，補足説明を行う． 11 タイトル ADC （アナログ値の取得） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～10回の復習，マイコンボート製作 事後学習：演習問題 授業内容 ADCの動作原理，種類，性質を理解する．実際にマイコンで動作確認を行う． 12 タイトル Timerの機能１（一致時間待つ） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～11回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 タイマの機能の基本原理を理解する．実機を用いて動作確認を行う． 13 タイトル Timerの機能２（任意の周波数信号の生成） 事前学習 事後学習 事前学習：第1～12回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 タイマの機能を用いて指定した周波数信号の生成し，その原理を理解する．指定した周波数信号を実機により生成できるようになる． 14 タイトル モータ制御 事前学習 事後学習 事前学習：第1～13回の復習 事後学習：演習問題 授業内容 モータ駆動のためのドライバの必要性；原理を理解する． モータ速度を変えるためのPWM波形について理解し，実機で動作を確認する． 15 タイトル 総合課題とまとめ 事前学習 事後学習 事前学習：第14回の復習 事後学習：走行課題のレポート提出 授業内容 テストを実施し，全体を通して補足説明を行う． これまでの総合課題を課し，マイコンの実機にてそれを実現する． 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜実務経験のある教員による授業科目の概要＞
企業において，組込システムのプログラミングの業務を行っていた． その経験から，従来のあまり意識しないコンピュータ内のデータの動きやタイミング，コンピュータの外部とのやり取り動作などの考え方などを含めて指導する．
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
基本的な課題に対し，解答例などを示しなら授業内で解説をしていく．ただし，自身でマイコンプログラムのデバックをおこなえることも重要であるため，一部の課題は思考錯誤する時間をとってから解答例を開示する
＜備考＞
(未登録)