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.