Virtuální bio-instrumentace

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

V rámci předmětu virtuální bioinstrumentace 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:

Podmínkou získání klasifikovaného zápočtu je aktivní docházka na cvičení, s povolenou jednou absenci. V případě většího počtu absencí je nutné doložit důvod absence (např. omluvenka od lékaře apod.). V tomto případě bude řešeno individuálně.

Hodnocení je na základě odevzdaných úloh. V rámci semestru bude zadáno celkem 5 samostatných úloh, které musí studenti realizovat. Hodnocení za každou úlohu je 20 bodů, tj. celkem 120 bodů. Hodnotí se samotná funkčnost a možnost kompilace (10 bodů) a úroveň zpracování kódu, čitelnost apod. (10 bodů). Studenti jsou povinni odevzdat vypracovanou úlohu do 1 týdne od zadání (viz. termíny v příloze). V případě neodevzdání v termínu je úloha hodnocena 0 body. V případě, že se vyskytnou zcela duplicitní vypracování jsou všechny tyto verze hodnoceny 0 body.

Celkové hodnocení je dáno součtem bodů za jednotlivé úlohy dle stupnice ECTS. Bodové minimum je 50 bodů - známka E, maximum je 100 (resp. až 120 b.) - známka A.

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, datové typy, datové struktury - proměnné, pole, klastry, variantní třídy

2.Smyčky, rozhodovací struktury - cykly for, while, flat a timed sequence, struktury case, typové definice, krokování kódu, odhalování chyb, zpracování výjimek - debug, nástroje pro inspekci kódu, error klastry a zpracování chyb ve VI

3.Tvorba samostatných funkcí - SubVI, connector pane, polymorfní VI, lokální, globální a sdílené proměnné a datové typy, tvorba vlastních knihoven a komponent - kompilace LLB

4.Práce s datovými řetězci - zpracování datových řetězců, využití v datových protokolech, práce se soubory - čtení/zápis, textové a binární soubory, TDM a TDMs

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

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

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

Cíle studia:

Cílem studia je praktické prohloubení znalostí v oblasti VI a graficky orientovaného programování v prostředí LabVIEW.

Studijní materiály:

LabVIEW Core 1 Training - online

LabVIEW Core 2 Training - online

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Informační a komunikační technologie v lékařství (povinný předmět)