Difference between revisions of "BST-b HW"

From DiLab
Jump to: navigation, search
 
Line 1: Line 1:
Sensor mezgla aparatūra (WSN/IoT) — 90 minūšu lekcijas plāns
Sensoru mezgla aparatūra (WSN/IoT)


(90 minūšu lekcijas plāns)
0–5 min — Motivācija + mācību rezultāti

0-5 min -- Motivācija


* Kāpēc aparatūra ir kritiski svarīga WSN/IoT (enerģija, uzticamība, mērogojamība).
* Kāpēc aparatūra ir kritiski svarīga WSN/IoT (enerģija, uzticamība, mērogojamība).
* Parādīt viena īsta mezgla modeli vai foto un pajautāt: “Kādas sastāvdaļas tur noteikti ir iekšā?”
* Parādīt viena īsta mezgla modeli vai foto un pajautāt: "Kādas sastāvdaļas tur noteikti ir iekšā?"


5–18 min — Arhitektūra + datu/enerģijas plūsmas
5-18 min -- Arhitektūra + datu/enerģijas plūsmas


* Pamatbloki: sensors → AFE/ADC → MCU/memory → radio/antenna; Barošana.
* Pamatbloki: sensors => AFE/ADC => MCU/memory => radio/antenna; Barošana.
* Papildus: clocking, reset, power domains, debug port.
* Papildus: clocking, reset, power domains, debug port.
* Tipisks darbības modelis: wake → sample → process → transmit → sleep.
* Tipisks darbības modelis: wake => sample => process => transmit => sleep.


18–35 min — Sensors + AFE + ADC (ar tipiskām problēmām)
18-35 min -- Sensors + AFE + ADC (ar tipiskām problēmām)


* AFE bloki: pastiprināšana (amplification), filtrēšana (filtering), ierosme (excitation), multipleksēšana (multiplexing).
* AFE bloki: pastiprināšana (amplification), filtrēšana (filtering), ierosme (excitation), multipleksēšana (multiplexing).
Line 19: Line 21:
* '''Aktivitāte''' (5 min): studenti nosaka, kuri parametri ir svarīgākie (a) temperatūras datu reģistratoram, (b) vibrāciju monitoram.
* '''Aktivitāte''' (5 min): studenti nosaka, kuri parametri ir svarīgākie (a) temperatūras datu reģistratoram, (b) vibrāciju monitoram.


35–48 min — MCU/SoC, memory un interfaces (kompromisi)
35-48 min -- MCU/SoC, memory un interfaces (kompromisi)


* MCU low-power modes; wake latency vs power.
* MCU low-power modes; wake latency vs power.
* DMA/interrupt-driven dizains vs polling.
* DMA/interrupt-driven dizains vs polling.
* Ārējā zibatmiņa buferēšanai/OTA; brownout apsvērumi.
* Ārējā zibatmiņa buferēšanai/OTA; brownout apsvērumi.
* Saskarnes “zemūdens akmeņi”: I²C pull-ups un power patēriņš; level shifting.
* Saskarnes "zemūdens akmeņi": I²C pull-ups un power patēriņš; level shifting.


48–63 min — Radio + antenna + link budget + coexistence
48-63 min -- Radio + antenna + link budget + coexistence


* Link budget kā intuīcija: Tx power – path loss + antenna gains – margins ≥ sensitivity.
* Link budget kā intuīcija: Tx power - path loss + antenna gains - margins ≥ sensitivity.
* Coexistence pārskats (2.4 GHz traucējumi).
* Coexistence pārskats (2.4 GHz traucējumi).
* Board-level antenna placement pamatnoteikumi (“rules of thumb”).
* Board-level antenna placement pamatnoteikumi ("rules of thumb").


63–80 min — Power subsystem + battery life ‘lab-on-paper’
63-80 min -- Power subsystem + battery life "lab-on-paper"


* Baterijas (CR2032 vs Li-ion vs AA) un to īpašības: temperatūra, self-discharge.
* Baterijas (CR2032 vs Li-ion vs AA) un to īpašības: temperatūra, self-discharge.
* Regulatori: efektivitāte pie dažādām slodzēm; quiescent current.
* Regulatori: efektivitāte pie dažādām slodzēm; quiescent current.
* Galvenā '''aktivitāte''' (10–12 min): grupās izrēķina power budget + lifetime estimate + “ko mainīt, lai dubultotu darbības laiku?”
* '''Aktivitāte''' (10-12 min): grupās, izrēķināt power budget + lifetime estimate + "ko mainīt, lai dubultotu darbības laiku?"
* Peak current diskusija (nepieciešami atsaites kondensatori, jāņem vērā bateriju iekšējā pretestība).
* Peak current diskusija (nepieciešami atsaites kondensatori, jāņem vērā bateriju iekšējā pretestība).


80–88 min — Reliability + packaging + protection + security anchors
80-88 min -- Reliability + packaging + protection + security anchors


* ESD, konektori, mitruma iekļūšana; watchdog un brownout.
* ESD, konektori, mitruma iekļūšana; watchdog un brownout.
* Īsi: secure element/unique ID/secure boot (kāpēc tas ir svarīgi IoT aparatūrā).
* Īsi: secure element/unique ID/secure boot (kāpēc tas ir svarīgi IoT aparatūrā).


88–90 min — Noslēgums
88-90 min -- Noslēgums


* Kopsavilkums: “labas sensor mezgla aparatūras” kontrolsaraksts.
* Kopsavilkums: "labas sensor mezgla aparatūras" kontrolsaraksts.

Latest revision as of 16:58, 25 February 2026

Sensoru mezgla aparatūra (WSN/IoT)

(90 minūšu lekcijas plāns)

0-5 min -- Motivācija

  • Kāpēc aparatūra ir kritiski svarīga WSN/IoT (enerģija, uzticamība, mērogojamība).
  • Parādīt viena īsta mezgla modeli vai foto un pajautāt: "Kādas sastāvdaļas tur noteikti ir iekšā?"

5-18 min -- Arhitektūra + datu/enerģijas plūsmas

  • Pamatbloki: sensors => AFE/ADC => MCU/memory => radio/antenna; Barošana.
  • Papildus: clocking, reset, power domains, debug port.
  • Tipisks darbības modelis: wake => sample => process => transmit => sleep.

18-35 min -- Sensors + AFE + ADC (ar tipiskām problēmām)

  • AFE bloki: pastiprināšana (amplification), filtrēšana (filtering), ierosme (excitation), multipleksēšana (multiplexing).
  • Aliasing un anti-alias filtri (tikai konceptuāli).
  • Troksnis/drifts un kalibrācija (ražotnē vs ekspluatācijā).
  • Aktivitāte (5 min): studenti nosaka, kuri parametri ir svarīgākie (a) temperatūras datu reģistratoram, (b) vibrāciju monitoram.

35-48 min -- MCU/SoC, memory un interfaces (kompromisi)

  • MCU low-power modes; wake latency vs power.
  • DMA/interrupt-driven dizains vs polling.
  • Ārējā zibatmiņa buferēšanai/OTA; brownout apsvērumi.
  • Saskarnes "zemūdens akmeņi": I²C pull-ups un power patēriņš; level shifting.

48-63 min -- Radio + antenna + link budget + coexistence

  • Link budget kā intuīcija: Tx power - path loss + antenna gains - margins ≥ sensitivity.
  • Coexistence pārskats (2.4 GHz traucējumi).
  • Board-level antenna placement pamatnoteikumi ("rules of thumb").

63-80 min -- Power subsystem + battery life "lab-on-paper"

  • Baterijas (CR2032 vs Li-ion vs AA) un to īpašības: temperatūra, self-discharge.
  • Regulatori: efektivitāte pie dažādām slodzēm; quiescent current.
  • Aktivitāte (10-12 min): grupās, izrēķināt power budget + lifetime estimate + "ko mainīt, lai dubultotu darbības laiku?"
  • Peak current diskusija (nepieciešami atsaites kondensatori, jāņem vērā bateriju iekšējā pretestība).

80-88 min -- Reliability + packaging + protection + security anchors

  • ESD, konektori, mitruma iekļūšana; watchdog un brownout.
  • Īsi: secure element/unique ID/secure boot (kāpēc tas ir svarīgi IoT aparatūrā).

88-90 min -- Noslēgums

  • Kopsavilkums: "labas sensor mezgla aparatūras" kontrolsaraksts.
Retrieved from "http://andromeda.df.lu.lv/wiki/index.php?title=BST-b_HW&oldid=11211"