Virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství

Přednášející:

Roman Matějka (gar.)

Cvičící:

Roman Matějka (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

V rámci předmětu virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství se studenti seznámí s možnostmi návrhu a tvorby prvků Virtuální Instrumentace (VI) v prostředí LabVIEW, které postupně aplikují na metody a přístroje používané v biomedicínském inženýrství. Takto si studenti projdou postupy pokročilého programování v systému LabVIEW, tzn. prostředí, proměnné, datová pole a struktury, podmínky, typové definice, smyčky, datové konverze, dále zabrousí do možností více vláknového programování a paralelního programování, datové komunikace s periferiemi a hardwarem a komunikačních protokolů. V závěru předmětu si studenti zpracují komplexní úlohu na dané téma, kde aplikují nabyté znalosti ze cvičení a seminářů. Výstupem pak bude aplikace, která bude splňovat požadavky pro nasazení v ostrém provozu, tj. včetně spustitelných souborů ovladačů, knihoven, instalátoru apod. Celý kurz bude sledovat požadavky pro zvládnutí tzv. LabVIEW Core 1 a Core 2 dovedností, které studenty zároveň připraví na zkoušku pro získání certifikátu CLAD (Certified LabVIEW Associate Developer).

Certifikát CLAD je prvním stupněm deklarující znalosti a zkušenosti v oblasti Virutální Instrumentace a systému LabVIEW. Tento certifikát je mezinárodně uznávaný a jeho platnost je 2 roky. Certifikát CLAD je podmínkou pro získání dalších stupňů certifikace v oblasti VI.

Požadavky:

Předmět bude ukončen zápočtem, s tím, že zápočet bude udělen za docházku a předvedení funkční aplikace, která bude navíc připravena pro použití u koncového uživatele, tj. spustitelný soubor a instalátor.

V případě zájmu mohou studenti absolvovat test pro získání certifikátu CLAD. Test je složen ze 40 otázek z problematiky LabVIEW (Core 1 a Core 2), odpovědi jsou kombinace jedné a více správných odpovědí (otázky s více možnými odpověďmi jsou označené). Pro získání certifikátu je nutné dosáhnout alespoň 70% úspěšnosti v testu. Nutným požadavkem pro možnost certifikace je 100% docházka na předmětu.

Osnova přednášek:

1.Virtuální instrumentace - úvod, historie, koncepce a její potenciál v průmyslu, vědě a výzkumu

2.Konvence tvorby kódu - značení proměnných, funkcí, knihoven, komentáře a dokumentace, standardizace datových rozhraní

3.Životní cyklus aplikace - filozofie, design, vývoj, testování, nasazení, upgrade

4.Události aplikace, systému a jejich zpracování - zpracování událostí aplikace vyvolané systémem nebo uživatelem, API

5.Knihovny, znuvupoužitelnost kódu, produkty třetích stran - tvorba modulárních knihoven, příprava pro použití v jiných kódech, instalace a použití zásuvných modulů a knihoven třetích stran

6.Hardware v kombinaci s VI - historie, technologie, vývoj, moderní trendy, komunikační rozhraní VISA, konsorcium IVI, komunikační protokoly

7.Nespoutané možnosti VI - determinismus, reálný čas, hyper-paralelizace, nasazení v emedded zařízeních, nasazení na web

Osnova cvičení:

1.Úvod do prostředí LabVIEW - GUI, tvorba kódu, dataflow, VI, projekt

2.Datové typy, datové struktury - proměnné, pole, klastry, variantní třídy

3.Smyčky, rozhodovací struktury - cykly for, while, flat a timed sequence, struktury case, typové definice

4.Krokování kódu, odhalování chyb, zpracování výjimek - debug, nástroje pro inspekci kódu, error klastry a zpracování chyb ve VI

5.Tvorba samostatných funkcí - SubVI, connector pane, polymorfní VI, lokální, globální a sdílené proměnné a datové typy

6.Tvorba vlastních knihoven a komponent - kompilace LLB

7.Práce s datovými řetězci - zpracování datových řetězců, využití v datových protokolech

8.Práce se soubory - čtení/zápis, textové a binární soubory, TDM a TDMs

9.Zpracování událostí - event struktury, události a jejich filtry

10.Synchronizace, paralelní programování (návrhové vzory) - více vláknové aplikace, více procesorové aplikace, synchronizace smyček, využití v aplikacích typu Master-Slave, Producer-Consumer a State-Machine - aplikované pro sběr a zpracování dat, automatizace

11.Komunikace s HW - DAQ, IVI, VISA, RIO a protokoly

12.Procesní automatizace - shrnutí dosavadních bloků pro tvorbu komplexní aplikace

13.Design aplikace, příprava pro nasazení - nástroje pro design GUI, úklid a systematizace kódu a komponent, tvorba funkční a kontextové nápovědy

14.Nasazení aplikace, tvorba samostatně spustitelných souborů a instalátorů - kompilace EXE souborů, kompilace kódových distribucí, tvorba instalátoru pro nasazení na počítači bez LVDS

Cíle studia:

Studijní materiály:

LabVIEW Core 1 Training kit - online

LabVIEW Core 2 Training kit - online

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt
Pá	místnost KL:B-117 Matějka R. 08:00–09:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratořmístnost KL:B-117 Matějka R. 10:00–11:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratořmístnost KL:B-117 Matějka R. 12:00–13:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratoř

Předmět je součástí následujících studijních plánů: