BET305: Embedded Systems - Capstone (mit IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation)

Lernpfad Embedded Systems

BET305: Embedded Systems - Capstone (mit IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation)

Kurzporträt BET305: Embedded Systems - Capstone (mit IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation)
Worum geht es? In diesem Modul führen Studierende die Inhalte des Lernpfads Embedded Systems in einem integrierten Projekt zusammen. Studierende analysieren Anforderungen, wählen Hardware und Software aus, entwerfen eine Systemarchitektur, implementieren zentrale Bausteine und integrieren diese zu einem Prototyp. Zusätzlich üben Studierende wissenschaftlich-technische Recherche, Dokumentation, Peer Review und Präsentation.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden benötigt, um embedded-mechatronische Entwicklungsprojekte vom Konzept bis zum getesteten System umzusetzen. Die Kompetenzen stärken außerdem die Fähigkeit, technische Entscheidungen nachvollziehbar zu dokumentieren und im Team abzustimmen.
Wieso ist es interessant? Das Capstone-Modul zeigt, wie Firmware, digitale Hardware, Echtzeitverhalten, Vernetzung und Sicherheit in einem gemeinsamen System zusammenspielen. Wer erleben möchte, wie aus einzelnen technischen Bausteinen ein demonstrierbarer Prototyp entsteht, findet hier den Praxisbezug.
Modulverantwortung

Studiendekan(in) des Fachbereichs

Lehrperson(en)
  • Prof. Dr. Benedikt Janßen
  • Prof. Dr. Edwin Naroska
  • Prof. Dr. Jürgen Quade
  • Prof. Dr. Matteo Zella
Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Sommersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS
  • V | - Ü | 4 P | 1 SL
Workload
Präsenzstudium: 55 Std. Selbststudium: 80 Std.
Engl. Titel

Capstone Project

Empfohlene Voraussetzungen
  • BET301: Mikrocontroller-Programmierung: hardwarenahe Softwareentwicklung, Peripherienutzung und Implementierung eingebetteter Funktionen.
  • BET302: Digitale Systeme: digitale Logik, Systembausteine und Entwurf digitaler Hardwarestrukturen.
  • BET303: Echtzeitsysteme: zeitkritische Abläufe, Echtzeitanforderungen, Scheduling und Bewertung des Zeitverhaltens.
  • BET304: Secure Embedded Networks: sichere eingebettete Kommunikation, Robustheit und Sicherheitsaspekte vernetzter Systeme.
  • BB002: StartING 2: ingenieurwissenschaftliches Arbeiten, Projektplanung, technische Dokumentation und Präsentation.
Zugehörige Lehrveranstaltungsteile
  • BET305a: Embedded Systems - Capstone-Projekt: 3 ECTS, 3P
  • BET305b: IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation: 2 ECTS, 2SL
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Mit erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, für eine vorgegebene embedded-mechatronische Aufgabenstellung ein eingebettetes Hard- und Softwaresystem technisch fundiert zu entwickeln, zu integrieren, zu verifizieren, zu dokumentieren und fachlich nachvollziehbar zu präsentieren. Darüber hinaus können sie wissenschaftlich-technische Themen recherchieren, Quellen bewerten, Ergebnisse nach wissenschaftlichen Standards dokumentieren und adressatengerecht kommunizieren.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • Anforderungen an ein eingebettetes System analysieren und daraus geeignete Use Cases sowie technische Teilfunktionen ableiten (BET305a),
  • geeignete Hardware- und Softwarekomponenten analysieren, auswählen und begründen (BET305a),
  • eine modulare Systemarchitektur mit klar definierten Schnittstellen entwerfen (BET305a),
  • zentrale Software- und Hardwarebausteine implementieren und zu einem Gesamtsystem integrieren (BET305a),
  • das Zeit-, Energie- und Ressourcenverhalten messen, analysieren und gezielt optimieren (BET305a),
  • Sicherheits- und Robustheitsaspekte im Systemkontext identifizieren und adressieren (BET305a),
  • die Systemintegration im Team planen, abstimmen und gemeinsam umsetzen (BET305a),
  • systematische Literaturrecherchen zu wissenschaftlich-technischen Fragestellungen durchführen (BET305b),
  • wissenschaftliche und technische Quellen bewerten und einordnen (BET305b),
  • Ergebnisse nach wissenschaftlichen Standards dokumentieren (BET305b),
  • eigene Arbeitsergebnisse im Peer-Review-Verfahren reflektieren und überarbeiten (BET305b),
  • wissenschaftlich-technische Inhalte verständlich präsentieren und kommunizieren (BET305b).
WOZU

Die Studierenden nutzen diese Kompetenzen, um in embedded-mechatronischen Entwicklungsprojekten technische Lösungen vom Konzept bis zum demonstrierbaren Prototyp umzusetzen und ihre Arbeit methodisch fundiert, strukturiert und nachvollziehbar zu dokumentieren und zu kommunizieren.

Inhalte

Veranstaltungsteil BET305a: Embedded Systems - Capstone-Projekt

  • Anforderungsanalyse, Analyse von Hard- und Software-Komponenten
  • Systemarchitektur und Technologieauswahl
  • Organisation von Arbeitsgruppen
  • Implementierung zentraler Systembausteine mit Software und Hardware
  • Integration von Komponenten zu einem Gesamtsystem
  • Messung, Verifikation und Optimierung von Teilkomponenten und Gesamtsystem
  • Security und Robustheit im Systemkontext
  • Dokumentation und Abschlusspräsentation

Veranstaltungsteil BET305b: IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation

  • Wissenschaftliche Recherche in den Technikwissenschaften, einschließlich technischer Regularien und Normen
  • Bewertung wissenschaftlicher und technischer Quellen
  • wissenschaftlich-technische Dokumentation, Zitation und Darstellung des Stands der Technik
  • Aufbau wissenschaftlicher und technischer Texte
  • Peer Review und Überarbeitung wissenschaftlich-technischer Arbeitsergebnisse
  • Präsentation und Kommunikation wissenschaftlich-technischer Inhalte
Prüfungsvorleistung

Testat im Veranstaltungsteil BET305b: IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation: Studienarbeit (8-10 Seiten), mündliche Prüfung (10-15 Minuten)

Prüfungsleistung

Projektarbeit im Veranstaltungsteil BET305a: Embedded Systems - Capstone-Projekt: Präsentation (20 Minuten), schriftliche Ausarbeitung (20 Seiten). Mögliche Prüfungsartefakte sind insbesondere eine technische Dokumentation, ein Systemkonzept, Unterlagen zur Hardware- und Softwareauswahl, Implementierungsnachweise, Integrations- und Testprotokolle sowie Verifikations- und Bewertungsergebnisse.

Literatur

Veranstaltungsteil BET305a: Embedded Systems - Capstone-Projekt

  • themenspezifische wissenschaftliche und technische Fachliteratur
  • Bücher und Unterlagen der Module „Mikrocontroller-Programmierung“, „Digitale Systeme“, „Echtzeitsysteme“ und „Sichere eingebettete Netzwerke“
  • anwendungsspezifische Datenblätter, Applikationsschriften und technische Dokumentationen

Veranstaltungsteil BET305b: IWA - Wissenschaftliche Praxis, Dokumentation und Kommunikation

  • Heesen, Bernd: Wissenschaftliches Arbeiten. Methodenwissen für Wirtschafts-, Ingenieur- und Sozialwissenschaftler. Springer, 2021.
  • Lindenlauf, Frank: Wissenschaftliche Arbeiten in den Ingenieur- und Naturwissenschaften. Springer Spektrum, 2022.