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ARCHITETTURA ARM: APPLICAZIONI NELLA ROBOTICA EDUCATIVA

ARCHITETTURA ARM: APPLICAZIONI NELLA ROBOTICA EDUCATIVA. Raimondo Sgrò, Flavio Poletti I.I.S. Marconi Galletti Via Oliva 15, 28845 Domodossola VB raimondo.sgro@istruzione.it flaviuspol@libero.it. Convegno Roboscuola 19 Aprile 2012 – Riva del Garda. I SISTEMI EMBEDDED.

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ARCHITETTURA ARM: APPLICAZIONI NELLA ROBOTICA EDUCATIVA

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  1. ARCHITETTURA ARM: APPLICAZIONI NELLA ROBOTICA EDUCATIVA Raimondo Sgrò, Flavio Poletti I.I.S. Marconi Galletti Via Oliva 15, 28845 Domodossola VB raimondo.sgro@istruzione.it flaviuspol@libero.it Convegno Roboscuola 19 Aprile 2012 – Riva del Garda

  2. I SISTEMI EMBEDDED Il loro sviluppo li ha resi oggetti di uso comune e quotidiano (cellulari, navigatori ecc.). Tale diffusione è dovuta al grande sviluppo dell’elettronica che vi si trova alla base. Il protagonista è certamente il microcontrollore.

  3. L’ARCHITETTURA RISC RISC: Reduced Instruction Set Computer tipologia di processore, sviluppatasi in contrapposizione all’architettura esistente CISC: Complex Instruction Set Computer

  4. L’architettura RISC si basa su alcuni principi innovatori: • semplificazione del set di istruzioni, standardizzazione dei tempi di esecuzione • introduzione dell’esecuzione in pipeline • accesso alla memoria principale limitato solo a specifiche istruzioni (Load/Store) per il resto la CPU opera su registri interni, aumentando l’efficienza.

  5. L’ARCHITETTURA ARM L’architettura ARM (Advanced RISC Machine) fu sviluppata da Achorn a partire dal 1983, ed ha portato nel 1985 alla produzione del primo processore RISC, l’ARM2

  6. IL MERCATO • Tradizionalmente, il mercato dei microcontrollori era segmentato in 3 settori, in base al parallelismo dei dati elaborati: Abbiamo quindi i segmenti degli 8bit, dei 16bit e dei 32bit. • differenti architetture portavano a costi differenti

  7. Si sta assistendo ad un cambiamento, la tendenza che vede le architetture a 32 bit occupare anche i settori inferiori. Le ragioni: • necessità di portabilità dei codici • crescente complessità delle applicazioni richieste • Costi del dispositivo ormai paragonabili

  8. *Costi indicativi

  9. ASPETTI DIDATTICI Il target di cui discutiamo è rappresentato dai nuovi Istituti Tecnici, in particolare gli indirizzi “Elettronica ed Elettrotecnica” ed“Informatica e Telecomunicazioni”.

  10. Nelle linee guida per l’articolazione “Elettronica” si trovano le seguenti abilità: • Progettazione di circuiti con microcontrollori. • Descrivere la struttura di un sistema microprocessore. • Descrivere funzioni e struttura dei microcontrollori. • Programmare e gestire componenti e sistemi programmabili in contesti specifici.

  11. Nelle articolazioni “Elettrotecnica” ed “Automazione”: • Identificare le caratteristiche funzionali di controllori a logica programmabile (PLC e microcontrollori). • Descrivere la funzionalità dei microcontrollori.

  12. Nell’indirizzo “Informatica e Telecomunicazioni” : • Programmare un sistema embedded per l’acquisizione dati e la comunicazione. • Programmare un sistema embedded per l’elaborazione in tempo reale di flussi di dati multimediali attraverso idonei algoritmi. • Integrare un sistema embedded in rete

  13. Da un punto di vista didattico, il microcontrollore ad 8 bit risulta particolarmente adatto per un’analisi approfondita a livello macchina. Risulta possibile l’approccio tramite linguaggi assembly. Questo tipo di approccio “crea un legame solidale tra l’architettura del componente e la realtà circuitale… permettendo di toccare con mano l’evolversi dei dati” (cit. Luigi Daghetti)

  14. I socket dei micro a 32 bit, non consentono di impiegare il dispositivo come componente sciolto, a livello di laboratorio scolastico, che richiedono circuiti stampati più complessi. Si dovrà necessariamente far maggior uso di board di sviluppo commerciali

  15. ST produce delle schede a basso costo (serie Discovery Value Line).

  16. SISTEMA DI SVILUPPO Il mercato offre diversi sistemi di sviluppo, perlopiù a pagamento, dai classici Iar e Keil, ma esistono delle soluzioni open source come Eclipse. Sino a poco tempo fa, Atollic offriva una versione lite per STM32.

  17. CONCLUSIONI In generale l’impiego del microcontrollore ha il vantaggio di porre di fronte ad un modo nuovo di progettare: logica programmabile = flessibile+adattativo

  18. Didatticamente l’approccio migliore avviene con gli 8 bit. Il 32 bit obbliga ad un approccio ad alto livello. Problemi riscontrati: • Documentazione di difficile reperimento • Stile di programmazione a volte troppo distante dalla macchina.

  19. RINGRAZIAMENTI • Dirigente Scolastico Prof. Carmelo Arcoraci • Ing. Riccardo DeCia, Ing. Juri Giovannone, Ing. Daniele Caltabiano, Ing. Maurizio Gentili di STMicroelectronics

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