← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Expert · Werkboek · 37. Embedded systemen en IoT
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
E37. Embedded systemen en IoT — werkboek
EExpert · deel E7 · Informatica

Werkboek · hoofdstuk 37Embedded systemen en IoT

Een verbonden sensor moet ook op tijd, zuinig en veilig blijven werken

Je rekent eerst timing en energie, onderzoekt daarna protocollen en ontwerpt een netwerk dat ook bij storingen aan zijn lokale plichten voldoet.

3× oefenen4× toepassen4× uitdagen± 385 min0/11 gedaan
PProgrammeren en computationeel denkenLElektriciteit en elektronicaRRegelen en robotica
Een draadloos netwerk verbindt onderdelen met verschillende timing- en energiebehoeften.
Een draadloos netwerk verbindt onderdelen met verschillende timing- en energiebehoeften.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
37.1

Timerwaarde

Oefenen6Rekenen25 min
16 MHz, prescaler 64, compare-teller begint op 0.
  1. a
    Bereken ticktijd en comparewaarde voor 2 ms.
37.2

Tellerkwantisatie

Oefenen6Rekenen25 min
53 flanken in 5 s, acht poolparen.
  1. a
    Bereken f, n en één-countresolutie. Waarom geen harde overtoerenbeveiliging hiermee?
37.3

Qo S en actie

Oefenen6Begrijpen25 min
Een pompstart via Qo S1 komt tweemaal binnen.
  1. a
    Wat garandeert Qo S1 en hoe voorkom je een tweede pompbeurt?
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
37.4

Rollover narekenen

Toepassen7Programmeren25 min
laatst=4294967290, nu=14 inuint 32_t.
  1. a
    Bereken dt en vergelijk met nu> laatst+periode; geef een test voor een 5 s-venster over rollover.
37.5

UART en taakdeadline

Toepassen7Analyseren25 min
Een taak moet elke 20 ms gereed zijn. Ze print 240 bytes bij 115200bit/s8N1 en rekent 3 ms.
  1. a
    Bereken de minimale totale tijd bij blokkerend printen. Ontwerp een begrensde oplossing.
  2. b
    Welke nieuwe foutmodus introduceert een buffer?
37.6

I²C-golfvorm toetsen

Toepassen7Labo35 min
R=2,2 kΩ, C=500 p F,100kbit/s.
  1. a
    Voorspel tᵣ en bepaal of de 1000 ns-grens gehaald wordt. Beschrijf de oscilloscoopmeting en een hersteloptie.
Zo wordt dit beoordeeld
meting30–70%, probe-effect en worst-case kabel.
afwegingStroom en RC gezamenlijk getoetst.
37.7

Slaap eerlijk begroten

Toepassen7Rekenen25 min
Een knoop gebruikt 120 m A voor 2 s plus reconnect 4 s,0,05 m A gedurende 54 s; batterij 2000 m Ah,80% bruikbaar.
  1. a
    Bereken gemiddelde stroom en autonomie; vergelijk met de 2 s-activiteit uit het handboek.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
37.8

Een bericht is ongeldige invoer

Uitdagen9Programmeren45 min
Breid bericht_contract.py uit.
  1. a
    Ontwerp tests voor ontbrekende sleutel, NaN, oud, duplicaat, herstart en teruglopende sequence. Geef elk verwacht resultaat.
  2. b
    Wat kan deze offlinevalidator niet bewijzen?
37.9

Netwerkuitval als proef

Uitdagen9Onderzoeken55 min
Wifi wordt 120 min uitgeschakeld terwijl lokale regeling doorgaat.
  1. a
    Geef een meetbaar testplan voor lokale deadlines, buffer, replay, veroudering en herstel.
Zo wordt dit beoordeeld
lokale plichtDeadline en veiligheidsactie zonder netwerk.
dataOud archief en actuele invoer onderscheiden.
37.10

Het sensornet van Habitat

Uitdagen9Habitat75 min
Ontwerp het netwerk voor module, meetkas, luchtknoop en turbine.
  1. a
    Teken architectuur met busadressen, voeding en eigenaars; geef MQTT-contract en beveiliging.
  2. b
    Geef drie storingstests en objectieve acceptatiecriteria.
Zo wordt dit beoordeeld
architectuurVoeding, bussen, netwerk en actor-eigenaar zichtbaar.
contractEenheid, tijd, kwaliteit, ID en verval.
beveiligingIdentiteit, ACL, TLS en herstel toetsbaar.
37.11

Een verboden retained-start

Uitdagen9Ontwerpen25 min
Een nieuwe subscriber ontvangt een retained bericht 'pomp 120 s'.
  1. a
    Analyseer de fout en ontwerp een status/commandoverdeling die reconnect veilig maakt.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet