Chip 1996 April

home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search

/ Chip 1996 April / CHIP 1996 aprilis (CD06).zip / CHIP_CD06.ISO / hypertxt.arj / H9412 / MIKROVO.CD < prev next >

Wrap

Text File | 1994-11-26 | 19KB | 341 lines

@VSzakoktatás Xilinx-alapon@N Mi a szoftver? Mi a hardver? Mindenki tudja. Elannyira, hogy e szavak még írásmódjukban is magyarrá váltak. És a firmware? Szintén eléggé elterjedt fogalom, bár kevésbé sikerült beépülnie nyelvünkbe. Egy szûk szakmai körtôl eltekintve azonban bizonyosan kevesen beszélnek teachware-rôl. Kis angoltudással persze könnyû kitalálni, mirôl is van szó: oktatási módszertanról. Ha pedig egy kifejezés ware-re végzôdik, sejthetô, hogy van némi köze a számítástechnikához is. A @KHeti CHIP@N 93/5. számában @KNagy Péter@N @KMit@N @Ktehetünk mi, magyarok?@N címmel arról írt, milyen esélyei vannak ma a hazai elektronikusáramkör- fejlesztésnek. Most ennek a munkának mintegy folyatásaként arról szólunk, hogy a korszerû alkatrészek felhasználása -- bár alapvetô fontosságú -- egy oktatórendszernek csupán a hardverjét teszi korszerûvé. Márpedig az @KEmberi erôforrások@N @Kfejlesztése@N világbanki projektben az elektrotechnika- elektronika és az informatika szakmacsoport munkája során egyértelmûen bebizonyosodott, hogy -- noha napjainkban a szakképzés didaktikai, szervezeti és pénzügyi vonatkozásai kerültek elôtérbe -- a @Kmit@N és a @Kmivel oktassunk@N kérdése továbbra is rendkívül fontos. Szakmánk fejlesztési céljainak a modern alkatrészbázis csak akkor felelhet meg, ha az oktatási módszertan -- az elôbb említett teachware -- a szakoktatás szakembereivel közös munka eredménye. Az elektronikus oktatóberendezések piacán az egyetlen alaprendszerre támaszkodó megoldások kezdenek tért hódítani. Ugyanazon hardverre többféle alkalmazás fejleszthetô ki. Az alaprendszer változatlan, csak a kiegészítô eszközök és oktatási módszerek változnak. Ezáltal sok költség megtakarítható, bár egy-egy új alkalmazás igényének megfogalmazásakor még ezen korszerû oktatási rendszerekben is sok idôbe és pénzbe kerül, míg az ötletbôl valóság lesz. Milyen alkatrészekre gondoltunk, amikor az imént egyetlen alaprendszerre támaszkodó megoldásokról beszéltünk? Elsôsorban a felhasználó által programozható áramkörökre (Field Programmable Gate Array, FPGA). Belôlük ugyanis csakugyan úgy építhetô oktatórendszer, hogy egy-egy újabb alkalmazáshoz nem kell a hardvert módosítani, csupán a megfelelô szoftvert és oktatási módszertant kell elkészíteni. Erre az elvre épül a Mikrovolt Kft. Mixi elnevésû oktatórendszere, amelynek oktatókártyája egy Xilinx gyártmányú FPGA-ból és annak célszerû kiegészítô áramköreibôl épül fel. Lehetôségei sokrétûek: jól segítheti többek között az elektronika, az informatika vagy a mechatronika tanítását. Az alkalmazások között megtalálhatók a digitális áramköri alapelemeket és rendszereket modellezô és a nem villamos mennyiségek villamos jellé alakítását, kiértékelését demonstráló megoldások is. Különösen fontos az új szemléletû oktatórendszer az 1993/94-es tanévtôl korszerûsödô, új témakörökkel bôvülô szakképzés számára. ùj tétel például a programozható berendezés-orientált integrált áramkörök használata, az állapotgépek, a számítógéppel vezérelt méréstechnika. A Mixi ezeken a területeken jól használható. Ugyanakkor elônyös a felsôoktatásban, az átképzésben és a távoktatásban is. Melyek a Mixi legfontosabb tulajdonságai? Csúcstechnológiára épül, aminek köszönhetôen kialakítása nyílt, egyszerû és áttekinthetô. Egyszersmind komplex is az oktatórendszer, mert minden szükséges eszközt tartalmaz, a korszerû oktatási módszertannal együtt az összes elvárható ismeretetet biztosítja. A Mixi nyíltsága nemcsak azt jelenti, hogy oktatókártyája más oktatórendszerbe is beilleszthetô. Mint mondtuk, a már kifejlesztetteken kívül bármikor új alkalmazásokat dolgozhatunk ki. Ha egy tanárnak jó ötlete van, az -- folyamatos pedagógiai ellenôrzés mellett -- könnyen átültethetô a gyakorlatba. ìgy a rendszer szinte el sem avulhat: az újabb és újabb alkalmazások kifejlesztésével mindig a holnap oktatását szolgálhatja. Itt említjük meg, hogy egy oktatórendszer kialakításakor, de használata és továbbfejlesztése során is szükség volt/van a szakoktatás kontrolljára. A Mixi esetében ezt a visszacsatolást egy bázisiskola, a Corvin Mátyás Mûszaki Gimnázium és Szakközépiskola nyújtotta. Oktatórendszerünk motiválja az oktatót és a tanulót is. Az alkalmazások be- és kimenetei, illetve legfontosabb belsô pontjai -- az úgynevezett projektcsatlakozón keresztül -- lehetôvé teszik, hogy a meglevô alaprendszert az oktatás keretein belül is továbbfejleszthessék. Az ilyen fejlesztési munkák, azaz projektek az ismeretek aktív alkalmazására ösztönzik a tanulókat. Vizsgáljuk most meg részletesebben is a Mixi három fô alkotórészét, az oktatókártyát, az alkalmazásokat és az oktatási módszertant! @VBarátságos kártya@N Talán a legnehezebb feladat egy oktatórendszer kifejlesztésekor, hogy a hardver és a szoftver tanulóbarát legyen. A diák úgy láthassa a hardver szinte minden titkát, hogy sem szándékosan, sem akaratlanul ne ronthassa el! Az is fontos, hogy ha valamilyen rendellenesség lép fel, akkor a rendszer viszonylagos bonyolultsága ellenére egyszerûen be lehessen határolni a hibát. Oktatókártya, tartozékok, módszertani kiadványok -- mindannyian egy táskában kaptak helyet. Természetesen a táskából a kártya kiemelhetô. Munka közben egy fóliamaszk, az alkalmazást szemléltetô színes ábra védi az eszközt. Mûködhet a kártya hálózati adapterrôl vagy más oktatórendszerrel együtt is. A korábban használt megoldásokkal -- például a Degem EB 2000-rel -- kompatibilis kialakítás elônye, hogy tanár és diák egyaránt könnyebben és gyorsabban megtanulja a rendszer használatát. Az oktatókártya fôbb áramköri elemei: -- a felhasználó által programozható Xilinx IC-re alapozott hardver, -- tizenöt alkalmazás egyetlen EPROM-ban, -- 8 kilobájt SRAM, -- nyolcbites A/D és D/A átalakító az analóg be- és kimenetek kezeléséhez, -- négyszámjegyes LED kijelzô, -- széles hangtartományban mûködô hangkeltô, -- 42 kivezetés külsô elemek csatlakoztatására, -- a projektmunkát segítô projektcsatlakozó, -- hibabeviteli lehetôség, kilencféle hibajelenség elôállítására. @VSzabadalmaztatott megoldás@N A Xilinx FPGA az EPROM-ból mûködés közben is újraprogramozható. Mint az elôbbi felsorolásból kiderül, az önellenôrzô funkción kívül tizenöt különbözô alkalmazás közül választhatunk. Ez a szám persze EPROM-cserével jóval nagyobb is lehet. Az alkalmazások változó adatait SRAM-ban tárolja a rendszer. Oktatásról lévén szó, fontos egység a megjelenítô és a hangkeltô, amely lehetôvé teszi az egyszerû és egyértelmû kommunikációt. Bár a Mixi elsôsorban a digitális technika tanítására készült, A/D és D/A átalakítójával analóg jeleket is fogadhat, illetve szolgáltathat. Szabadalommal védett érdekessége a konstrukciónak, hogy -- miután a feladat ábráját mutató maszkot felhelyeztük és az azon feltüntetett külsô eszközöket csatlakoztattuk -- a tápfeszültség bekapcsolására automatikusan elindítja a kiválasztott alkalmazást. Ha a külsô alkatrészek -- például a különbözô színû LED- ek, nyomógombok -- készletébôl nem a megfelelô típusút használjuk, vagy az eszközt rossz csatlakozóba dugjuk, akkor a kártya hibajelzést ad. Ahogy azt joggal elvárhatjuk, ilyenkor a hiba behatárolását is hatékonyan támogatja a rendszer. Az alkalmazás felismerése, a hiba helyének felderítése, a meghibásodott oktatókártya diagnosztizálása a beépített önteszt rendszer része. @VForgalomirányítás és autóriasztó@N Egy oktatórendszer kifejlesztésekor kulcskérdés, hogy átgondoltan válasszuk ki, s magas színvonalon valósítsuk meg az alkalmazásokat. Milyen szempontok szerint dolgozzunk? Olyan alkalmazásokra van szükség, amelyek az adott képzési forma legnehezebb témaköreiben is jó segédeszközök lehetnek, nem mesterkéltek, erôszakoltak, s amelyek már megjelenésükkel is érdekesek, vonzóak, játszva segítik a tanulást. Következésképpen még olyan hétköznapi helyzetek megtervezésekor, mint a jelzôlámpás útkeresztezôdés, vagy az autóriasztót mûködtetô elektronika is a szokásostól eltérô szolgáltatásokat kell nyújtani. vagy a kevésbé ismert és az ismeretlen eszközöket kell megvalósítani. ùgy véljük, sikerült a Mixit sokoldalú rendszerré fejlesztenünk, amely a pályaválasztási tanácsadástól a mérések elvégzésén keresztül a projektmunkákig az oktatómunka szinte valamennyi fázisában használható. Tantárgyak szerint vizsgálva, azt mondhatjuk, hogy a Mixi kiválóan megfelel -- a @KDigitális elektronikai eszközök@N (kapuáramköröktôl a processzorokig), -- a @KDigitális elektronikai rendszerek@N (számítástechnikai eszközök, illesztôfelületek), -- a @KVillamos és nem villamos mennyiségek mérése,@N -- az @KIrányítástechnika,@N a @KSzabályozástechnika@N és a @KRobottechnika@N tanítására, illetve az A/D és D/A átalakítók megismertetésére. Az elektronika és az informatika oktatásának céljait szolgálja például a már említett @Kùtkeresztezôdés@N vagy @KAutóriasztó@N alkalmazás. A szekvenciális hálózatok általánosítható kérdéseit az @KÅllapotgép,@N a bonyolultabb rendszereket a @KDigitális Feszültségmérô (DVM)@N vagy a tetszôleges jelalakot generáló @KArbitrary generátor@N teszi könnyebben oktathatóvá. Van olyan alkalmazás is, amely a közepes bonyolultságú TTL és CMOS áramkörök valamennyi fontosabb csoportjának megismertetését és rendszerbeli felhasználását teszi lehetôvé, míg egy másik a PLD-FPGA IC-k tanulmányozását segíti. Folynak a gépészeti és mechatronikai tárgyakhoz illeszkedô fejlesztések is. Erre példa az @KInkrementális jelfeldolgozás@N alkalmazás. @VÅllapotgép@N Érdemes egy-két alkalmazást közelebbrôl is szemügyre vennünk. Az @KÅllapotgép@N a szekvenciális hálózatok bemutatásán túl a fogalom absztrakcióját teszi lehetôvé. Az olyan ismert speciális állapotgépek, mint az @Kùtkeresztezôdés@N vagy az @KAutóriasztó@N funkcióit meghaladóan az egyedi és általános rendszerek bemutatását, oktatását támogatja. Az univerzális állapotgéppel tizenhat állapotot definiálhatunk, négy bemenetet figyelhetünk, négy kimenetet vezérelhetünk. A tervet és a programot is az alkalmazás maszkján, az állapotdiagram ábráján készíthetjük el, így egyszerûen elsajátíthatjuk az állapotgép fogalmát és az állapotdiagram szabályait. Az állapotgép állapotkódjai, valamint a be- és kimeneti változók kódjai megjelennek a projektcsatlakozón. ìgy a projektként kifejlesztett külsô adapterrel a szolgáltatások továbbfejleszthetôk. @VInkrementális jeladó és jelkiértékelô@N Ismeretes, hogy az inkrementális jel alkalmas elmozdulás mérésére. A Mixi jeladója -- egy két koordinátatengely mentén mûködô, 200 jelváltás/hüvelyk felbontású egér -- vezetéken 90 fok fáziskülönbségû jeleket ad. Az elmozdulás iránya megszabja a fáziskülönbség elôjelét, nagysága pedig a jelek számát. A kiértékelô egység elôfeldolgozó része az inkrementális jelekbôl számláló meghajtására alkalmas impulzusokat állít elô, majd módot ad a számláló tartalmának kiolvasására. A kiértékelô hardver úton elvégzi a hüvelyk--milliméter átalakítást is. Sok lehet ség kínálkozik projektmunkákra. Például a számláló tartalmát D/A átalakítón keresztülvezetve a mérési eredménnyel arányos feszültséget kapunk, amely analóg mérôeszközként vagy egy szabályozási kör alapjeleként használható. Projektmunka keretében saját tervezésû forgó vagy lineáris inkrementális jeladóval is dolgozhatnak a tanulók. A Mixi oktatókártya bemeneteire kapcsolt jeladóval a rendszer kimeneteir l mozgatást végzô külsô eszközt is vezérelhetünk. @VOktatási módszertan@N Lényeges eleme a rendszernek a teachware. A Mixi -- fejleszt k és tanárok együttm ködésével kidolgozott -- oktatási módszertana tartalmazza mindazokat az elméleti és gyakorlati ismereteket, amelyekre a rendszer alkalmazásához szükség van. Mivel a tankönyvek csak nagy késéssel tudják követni a technológia fejl dését, a legfontosabb szakmai ismereteket a teachware-ben kell összefoglalni. Tekintettel van a módszertan a mérôlaborok n*6 mérôhelyes kialakítására is. Az alaprendszer harminchét kötetes oktatási módszertanában megtalálható a tanári módszertani útmutató és a tanulói segédlet, alkalmazásonként a megfelel maszk, a tanári, illetve a tanulói mérési segédlet. Hardverleírás, javasolt felhasználás, az egyes alkalmazásokhoz készített didaktikai leírás -- ez a tanári módszertani útmutató tartalma. A tanulók a nekik készült segédletben a tankönyvekbôl hiányzó ismereteket találják meg. Elolvashatják például, mi az FPGA, a PLD, az ASIC, a VHDL, a bitstream, tesztvektor, a JEDEC- állomány vagy az állapotgép, s ellen rz kérdéseket is kapnak ezekb l a témakörökb l. Nemcsak a tanulói mérési segédlet feladatainak megoldását tartalmazza a tanárok számára készült mérési segédlet, hanem utat mutat a tekintetben is, hogyan csinálhatnak kedvet az oktatók a munkához, hogyan szervezhetnek projekteket. Részletezi az alkalmazások beállítható hibáit, hibakód-bontásban megadva a megoldásokat. @VEgyedül nem megy@N Míg egy oktatórendszer megszületik, az alkotók maguk tapasztalhatják meg: szakoktatás és fejlesztés nem boldogulhat egymás nélkül. A két terület mindennapi kapcsolata mindkét félnek hasznos. Javul az iskolák színvonala, naprakészebb ismeretekkel bocsáthatják ki végz s diákjaikat, akiknek így nagyobb az esélyük az elhelyezkedésre. A fejlesztôk haszna sem kevesebb, hisz könnyebb a külpiacokra vinni az itthon már háttérrel rendelkezô terméket. Ötletadó tanári rendszerünkkel szorosabb együttmûködést alakítottunk ki az oktatók és a fejlesztôk között. Szeretnénk, ha még többen kapcsolódnának be ebbe a közös munkába -- nemcsak a középfokú szakoktatás, hanem a felsôoktatás, az átképzés, a távoktatás területérôl is. Elôadásokkal, termékbemutatókkal, folyamatosan aktualizált demonstrációs programmal próbáljuk szélesebb körben megismertetni a Mixit. Gondoskodunk a szaktanárok továbbképzésér l is. Igyekszünk kiépíteni az új ismereteket, az oktatórendszert bemutató továbbképzô hálózatot. A szakmánk jövôjét meghatározó szakképzés nemcsak az oktatók és a fejlesztôk ügye. A színvonal emeléséhez jó alapot teremt az 1988. évi XIII. és az ezt módosító, 1990. évi CIII. törvény. Ezek a jogszabályok lehetôvé teszik, hogy -- a kedvezményezett oktatási intézményekkel kötött szerzôdés keretében -- meghatározott célokat közvetlenül is támogassunk. Keressük a kapcsolatot az érdekeltekkel és az érdeklôdôkkel. Hiszünk abban, hogy a hazai szakképzés a hazai szakma nélkül hosszú távon nem boldogulhat. @KSzántó Tamás@N ügyvezetô, Mikrovolt Kft.