MET116: Embedded System Design

Kernmodule Elektrotechnik

MET116: Embedded System Design

Kurzporträt MET116: Embedded System Design
Worum geht es? In diesem Modul entwerfen Sie das Gesamtkonzept eines Embedded-Systems aus Hardware und Software: Ausgehend von einem Anwendungsszenario mit Kosten-, Energie- und Umgebungsrandbedingungen leiten Sie Anforderungen an Dependability, Safety, Security sowie Energieeffizienz ab und arbeiten diese in einem HW/SW-Co-Design mit konkreten Schutzmechanismen wie Watchdogs, sicheren Zuständen oder Isolationskonzepten aus.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden gebraucht, um in Entwicklungsteams für Embedded Systems fundierte Entwurfsentscheidungen zu treffen, die nicht nur Funktion, sondern auch Zuverlässigkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit des Gesamtsystems berücksichtigen. Sie versetzen in die Lage, Designalternativen anhand von Energie- und Robustheitsabschätzungen sachlich zu bewerten und zu vertreten.
Wieso ist es interessant? Ob autonomes Fahrzeug, medizinisches Gerät oder Industriesteuerung – überall müssen Embedded-Systeme sicher, zuverlässig und effizient funktionieren, oft über Jahre und unter widrigen Bedingungen. Wer verstehen möchte, wie Sicherheit und Energieeffizienz von Anfang an in den Systementwurf einfließen statt nachträglich ergänzt zu werden, findet hier den systematischen Zugang.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Benedikt Janßen

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Benedikt Janßen

Verwendbarkeit
  • Master Elektrotechnik
  • Master Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Wahlpflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Sommersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Embedded System Design

Empfohlene Voraussetzungen

Keine angegeben.

Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können für ein konkretes Embedded-System ein begründetes Systemkonzept (HW/SW) entwerfen, das Dependability, Safety & Security, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz integriert.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • ein Anwendungsszenario mit typischen Randbedingungen (z. B. Kosten, Energiequelle, Umgebungsbedingungen) beschreiben und Stakeholder-Anforderungen strukturieren,
  • aus diesen Anforderungen spezifische Ziele und Constraints zu Dependability (z. B. Verfügbarkeit), Safety, Security sowie Nachhaltigkeit/Energieeffizienz ableiten,
  • Architektur- und Designprinzipien (z. B. Schichtenarchitektur, komponentenbasiertes Design, Fail-Safe-/Fail-Operational-Konzepte) auswählen und in einem HW/SW-Co-Design mit Blockdiagrammen und Schnittstellenmodellen konkret ausarbeiten,
  • exemplarische Mechanismen für Safety & Security (z. B. Watchdog-Konzepte, sichere Zustände, grundlegende Authentifizierung/Verschlüsselung, Isolation durch MMU/MPU) im Entwurf verorten und ihre Wirkung argumentativ herleiten,
  • einfache Abschätzungen zu Energieverbrauch und Robustheit (z. B. Duty-Cycling-Szenarien, Vergleich von Betriebsmodi, Betrachtung typischer Fehlerszenarien) durchführen und zur Bewertung von Designalternativen nutzen.
WOZU

um in Entwicklungsteams für Embedded Systems fundierte Entwurfsentscheidungen treffen und gegenüber Fachkolleg:innen vertreten zu können.

Inhalte
  • Architektur- und Designprinzipien
  • Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit, Sicherheit (Safety/Security)
  • Safety Engineering
  • Sicherheit für Embedded Systems
  • Energieeffizienz & Nachhaltigkeit
  • HW/SW Co-Design
Prüfungsvorleistung

Keine

Prüfungsleistung

digitale Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • Peter Marwedel: Embedded System Design: Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems and the Internet of Things. Springer, 2021.
  • Edward A. Lee; Sanjit A. Seshia: Introduction to Embedded Systems: A Cyber-Physical Systems Approach. MIT Press, 2017.
  • Marilyn Wolf: Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design. Morgan Kaufmann, 2017.
  • Hermann Kopetz: Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications. Springer, 2022.
  • Tammy Noergaard: Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers. Newnes, 2012.