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Il percorso base di LabVIEW introduce le nozioni base e le funzionalità più comuni dell’ambiente di sviluppo grafico LabVIEW.
E’ orientato a chi per la prima volta approccia l’utilizzo di questo ambiente di progettazione e cerca una guida passo passo dall’installazione dell’ambiente alla realizzazione di semplici applicazioni.
Vengono trattati argomenti come le operazioni su stringhe, la gestione dei file, la rappresentazione grafica dei dati acquisiti.
Lo scopo è acquisire dimestichezza nell’utilizzo dell’ambiente di sviluppo, delle risorse National e nell’interpretazione del codice e/o la progettazione di applicazioni per l’acquisizione dei dati.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Introduzione
2. Controlli e indicatori
3. Block Diagram e Variabili
4. Block Diagram e strutture di esecuzione
5. Block Diagram e Flat Sequence
6. Esempio pratico: le operazioni di base
7. Esempio pratico: le operazioni su stringhe
8. Esempio pratico: i grafici
9. Esempio pratico: gestione dei file
10. Personalizzazione VI e subVI
11. La gestione degli errori
12. Panoramica sui Sistemi di Acquisizione Dati
13. Esempio pratico: Oscilloscopio 1/2
14. Esempio pratico: Oscilloscopio 2/2
15. La potenza di LabVIEW
Tutti i sistemi embedded richiedono il firmware per abilitare le loro funzionalità. Oltre alla programmazione in C/C++, i tecnici del firmware devono comprendere l’architettura del sistema, nonché l’interfaccia I/O e la memoria, padroneggiare le tecniche per gestire la memoria limitata e processi del sistema operativo.
L’obiettivo del percorso è quello di fornire le tecniche per la programmazione di sistemi embedded, aiutando a sviluppare un approccio metodico nella progettazione di firmware, al fine di migliorare le competenze progettuali per neolaureati/diplomati e aspiranti professionisti che intendono iniziare la propria carriera come Sviluppatore Firmware.
Saranno presentati metodi per la progettazione, ambienti di sviluppo e linguaggi di programmazione, specifiche del microcontrollore e relative architetture. Un’attenzione particolare sarà rivolta all’interazione tra le loro parti hardware. Verranno illustrate le basi dell’hardware del sistema embedded, per poi concentrarsi sulla progettazione del firmware. Inoltre, verrà preso in considerazione il modulo ESP32 con la scheda ESPertino e il linguaggio di programmazione C/C++. Verrà introdotto l’uso dei codici C per abilitare o disabilitare le funzionalità hardware e acquisire esperienza pratica con clock, timing, ritardi e latenza quando si lavora con diverse interfacce SoC, memoria e I/O.
Il percorso culminerà con diversi progetti finali che includeranno l’interfacciamento delle periferiche per svolgere alcuni compiti specifici.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
PARTE 1:
1. Introduzione ai sistemi Embedded
2. L’architettura Hardware dei sistemi Embedded – MCU, SoC e microprocessori: quali differenze, principali periferiche (I2C, SPI, I2S, ecc.), memorie flash e RAM, cenni ai sistemi multicore
3. Principali famiglie di microcontrollori: Atmel, PIC, XtensaTensilica (ESP32)
4. La programmazione C/C++ Embedded e il linguaggio assembler a confronto
5. La scheda ESPertino (lezione divisa in 2 video)
6. Ambienti di sviluppo: Arduino IDE
PARTE 2:
1. Ambienti di sviluppo: ESP-IDF con Eclipse, PlatformIO
2. Embedded C Programming GPIO: Interfacce seriali, Periferiche ed Interrupt
3. L’embedded per l’IoT: Bluetooth e altre periferiche esterne
4. Il Debug, Log, trace, generazione del file ELF e analisi post-mortem, JTAG
5. Sistemi operativi real time
6. Sistemi embedded nell’IOT: requisiti hw, protocolli di comunicazione (MQTT, TSL, ecc.), servizi disponibili sul cloud
7. Sistemi Embedded e la moneta IOTA: implementazione di un progetto
PARTE 3:
1. Display e ADC/DAC
2. L’Embedded per l’IoT: sensori e Wi-Fi
3. Organizzazione di un progetto
4. Progetti finali
Si affrontano i principali concetti relativi alle architetture e famiglie di processori ARM, gli aspetti legati alla loro programmazione e al loro impiego, con particolare enfasi sulle applicazioni in campo embedded e IoT.
Come board di sviluppo si utilizzerà una scheda della serie STM32 Nucleo, prodotta da STMicroelectronics e compatibile a livello di connettività con Arduino Uno Rev. 3. In particolare, si suggerisce l’utilizzo del modello NUCLEO-F446RE, una board performante con 512 kB di memoria flash, FPU, istruzioni DSP, interfaccia di programmazione e debug integrata e programmabile con Arduino IDE. La scheda è equipaggiata con una MCU basata sul core ARM Cortex-M4.
Alla fine del percorso si segue la realizzazione di un progetto completo partendo da zero.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. ARM: architettura, famiglie e set di istruzioni
2. La scheda di sviluppo STM32 Nucleo 64
3. Ambienti di sviluppo: Arduino IDE, MBED, Keil, IAR, GNU GCC
4. Programmazione GPIO
5. Programmazione ADC
6. Gestione degli interrupt
7. Periferiche di comunicazione: UART, I2C, SPI, I2S
8. USB
9. FPU e DSP
10. Debug
11. Progetto completo
Nel percorso vengono descritti gli FPGA, la loro programmazione e la loro importanza nei progetti embedded di fascia medio-alta.
Si parte con i concetti necessari per capire la struttura interna di un FPGA e quali famiglie di componenti sono disponibili sul mercato. Poi si passa alla board di sviluppo scelta, basata su un FPGA Altera Cyclone II. In seguito si trattano i linguaggi di programmazione, Altera Quartus II e gli esempi applicativi.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Introduzione
2. FPGA: definizione e caratteristiche principali
3. Principali famiglie di FPGA disponibili sul mercato
4. FPGA Altera Cyclone II, USB blaster e board di sviluppo
5. Programmazione delle FPGA: HDL e VHDL
6. Ambienti di sviluppo per FPGA: panoramica
7. Altera Quartus II: presentazione e installazione
8. Esempi applicativi: porte logiche e reti combinatorie
L’elettronica è una branca dell’ingegneria che abbraccia molte discipline, dalla fisica passando per la matematica. Il campo delle applicazioni è molto vasto, offrendo molte opportunità lavorative.
Il percorso Electronic System Engineering vuole formare il professionista su diversi aspetti dell’elettronica, offrendo la possibilità di sviluppare competenze hardware al fine di entrare a pieno titolo nel mondo del lavoro.
L’obiettivo è quello di formare ogni individuo offrendo una piena padronanza dell’elettronica avanzata nell’ambito della progettazione di sistemi che opereranno in un mondo sempre più IoT.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
PARTE 1:
1. Principi base dell’elettronica analogica e digitale
2. L’ambiente IoT e le problematiche
3. Sensori: elementi di condizionamento e tecnologia
4. L’acquisizione dati: DAC e ADC
5. Alimentatori ed una efficiente gestione energetica: convertitori e regolatori, batterie
6. Power Management
7. Progettazione DC-DC
8. La protezione dei circuiti
PARTE 2:
1. L’elettronica dei MEMS
2. Tecniche di controllo e PID
3. Debug EMI
4. Protocolli di comunicazione e la tecnologia NFC
5. Energy Harvesting
6. Misure di rumore
7. La progettazione Medical
8. Sviluppo di un progetto
Il percorso ha come obiettivo fornire una panoramica generale sugli strumenti da laboratorio, in particolar modo quelli di misura indicandone i principi di funzionamento e le caratteristiche fondamentali per poter scegliere gli strumenti.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Introduzione alla strumentazione da laboratorio
2. Teoria della misura
3. Strumenti di misura analogici e digitali
4. Il multimetro: misura di resistenze
5. Il multimetro digitale: Misura di tensione e corrente
6. Il multimetro: misure di dispositivi a semiconduttore
7. Multimetro da banco Keysight 34460A
8. Le misure di capacità e di induttanza
9. Il Frequenzimetro
10. Gli alimentatori ed i carichi elettronici
11. L’oscilloscopio: le basi
12. L’oscilloscopio: canali e trigger esempi
13. L’oscilloscopio: esempi applicativi
14. L’oscilloscopio: modelli avanzati e accessori
15. Misure di temperatura
16. Errore, incertezza e misure indirette
Il percorso affronta tutti i passaggi che portano alla realizzazione dei PCB, partendo dallo studio della terminologia di base fino ad arrivare alla produzione, e termina con la realizzazione di un progetto completo partendo da zero.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Connettere tra loro i componenti
2. Cosa e’ un Circuito Stampato
3. Concetti base e terminologia
4. I criteri di progettazione dei circuiti stampati
5. Sbroglio e intelligenza artificiale
6. L’arte dei PCB
7. Il formato GERBER
8. I materiali per i PCB
9. I PCB ad alta frequenza
10. I PCB con la CNC
11. Alcuni software per la creazione dei PCB
12. Facciamo pratica: realizziamo da zero un PCB
Il percorso verte sui principali aspetti legati all’utilizzo dello strumento, alla programmazione e alla simulazione con SIMULINK.
Si studia l’interfaccia utente di Matlab, con una spiegazione delle principali finestre e come orientarsi con l’inserimento dei comandi e l’analisi dei risultati. In seguito si tratta l’utilizzo di variabili, array, stringhe, vettori e matrici, per poi approfondire le funzioni matematiche di base e avanzate. Particolare enfasi sarà posta sulla visualizzazione grafica dei risultati e sulla creazione di report. Verranno analizzate le diverse interfacce di input/output. In fine si approfondisce Simulink.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Introduzione al corso e allo strumento Matlab
2. Variabili e istruzioni di assegnamento
3. Utilizzo di array, vettori e matrici
4. Funzioni di algebra lineare e risoluzione dei sistemi di equazioni
5. Matlab file system: gestione dei file di input e output
6. Funzioni grafiche per il plot
7. Gestione dei dati utente in ingresso e in uscita
8. Flusso di controllo del programma: funzioni relazionali, logiche e loop
9. Gestione delle stringhe
10. Definizione e gestione delle strutture dati
11. Funzioni matematiche di base
12. Funzioni matematiche avanzate
13. Gestione interfaccia utente
14. Introduzione a Simulink
15. Modellizzazione e simulazione con Simulink
Il percorso fornisce una panoramica sui PLC (Programmable Logic Controller). Verranno analizzati i campi di applicazione dei PLC: automazione industriale, automazione domestica, domotica, robotica, controllo macchine e molti altri settori. Ci si soffermerà sulle modalità di programmazione: i PLC si programmano prevalentemente in Ladder, una sorta di linguaggio grafico molto semplice da imparare ed implementare. Verrà utilizzato “Controllino MINI” compatibile con Arduino al 100% e programmabile anche con il relativo IDE.
COME E’ ARTICOLATO IL PERCORSO:
1. Una panoramica su PLC
2. L’ambiente di sviluppo di controllino
3. Conosciamo l’hardware di controllino mini
4. Le porte di uscita in dettaglio
5. Le porte di ingresso in dettaglio
6. L’acquisizione di segnali analogici
7. PWM con controllino
8. L’elettronica di potenza con il PLC
9. Il linguaggio Ladder – Parte 1
10. Il linguaggio Ladder – Parte 2
11. Il linguaggio Ladder – Parte 3
12. Utilizzo dei display LCD con controllino
13. Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza
14. Un progetto di contapezzi su nastro trasportatore
15. Un semaforo stradale con il PLC
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Conosci più da vicino alcuni dei professionisti che hanno realizzato i nostri percorsi.
Giovanni Di Maria
Percorsi realizzati:
• PLC | Campi di utilizzo e programmazione
• PCB | Dalle basi alla realizzazione
• Embedded Firmware Design
• Electronic System Engineering
E’ molto attivo nel campo della divulgazione, specialmente per i più piccoli. Si occupa di programmazione di computer, insegna informatica e matematica, ed è anche un giocatore di scacchi agonistico, iscritto alla FIDE e alla FSI. Molto appassionato di numeri, è alla continua ricerca di grandi Numeri Primi, tanto che nel 2006 ha scoperto il 39mo piu’ grande per numero di cifre. Ha scritto un libro sulla programmazione del PIC 16F84 con mikroBasic e tantissimi articoli tecnici sull’elettronica e l’informatica. E’ titolare dell’azienda ElektroSoft.
Stefano Lovati
Percorsi realizzati:
• ARM | Programmazione e progettazione
• MATLAB | Dalla programmazione alla simulazione con Simulink
• FPGA | Programmazione, ambienti di sviluppo ed esempi applicativi
• Embedded Firmware Design
• Electronic System Engineering
Dopo la laurea in Ingegneria Elettronica conseguita al Politecnico di Milano, inizia a lavorare come sviluppatore firmware e software presso importanti contesti nazionali nel settore aerospaziale, telecomunicazioni e industriale. Da sempre appassionato di sistemi embedded, nel corso degli anni ha mantenuto vivo l’interesse per l’elettronica e per tutto il settore della tecnologia in generale, collaborando come Technical Writer con primarie realtà del settore editoriale come EOS e Firmware, e curando la versione italiana di alcuni articoli pubblicati sulla rivista Elektor.
Daniele Valanzuolo
Percorsi realizzati:
• LABVIEW | Corso base
• Strumentazione da Laboratorio
Da sempre appassionato di elettronica e informatica, si è laureato in Ingegneria Elettronica presso l’università Federico II di Napoli. Fin da subito ha iniziato a collaborare con aziende del settore ferroviario in varie fasi del ciclo di vita di prodotti per la diagnostica ferroviaria e il segnalamento. Si considera un tutto fare, con competenze nella progettazione elettronica, sviluppo firmware e realizzazione di sistemi automatici per la facilitazione delle attività di collaudo.
Dal 2014 collabora in qualità di autore con Elettronica Open Source.