גולת הכותרת של התוכנית האקדמית של אימג׳ינשיין טכנולוגיות היא מעבדת התכנות של מעבדים מקושרים Connected Microcontroller (MCU) Lab.. זהו קורס סמסטריאלי בו לומדים את כל מה שקשור במעבדי מערכות משובצות (Embedded Computing), יחד עם מעבדות בנושא מערכות הפעלה של זמן אמת (RTOS) ואינטרנט של הדברים (IoT).
במסגרת הקורס, ילמד הסטודנט החל מהבסיס החומר על מעבדים, דרך עבודה עם I/O devices, מערכות הפעלה בזמן אמת, נושאים של ארכיטקטורה של מערכות משובצות, ולבסוף גם עבודה עם ענן (cloud connectivity). הקורס נעזר במערכת הקוד הפתוח Creator IoT Framework, המאפשר עבודה על מידע בענן ושליטה מרחוק על המעבד.
שתי חברות שותפות לבניית הקורס יחד עם אימג׳ינשיין טכנולוגיות: מיקרוצ’יפ ודיגילנט. מיקרוצ’יפ היא היוצרת של מעבד PIC32 אשר הוא הלב של המערכת (ומאד פופולרי בעולם הIoT). החברה מספקת את כלי הפיתוח הכוללים את PICKit™ 3 Debugger/Programmer יחד עם סביבת הפיתוח המוכרת של MPLAB® X IDE וכן ספריית MPLAB Harmony. חברת דיגילנט יצרה את chipKIT™ Wi-FIRE board אשר מבוסס על מעבד PIC32 ומספק סביבת עבודה נוחה לסטודנטים, אשר מהווה בסיס מצוין לפרויקטים עתידיים.
מעבדים זולים זמינים היום יותר מתמיד, אולם הבעיה של רבים מהם היא באגים, חיבורים לא אמינים ועמידות בתנאי כיתת לימוד. אין ספק שהמחיר הנמוך מושך להשתמש בהם, אבל עם זאת הם יוצרים אתגר בעבודה איתם מול כיתה מלאה בסטודנטים סקרנים. אנחנו לקחנו לתשומת ליבנו את צרכי האוניברסיטאות והמכללות ודאגנו לעבוד עם מערכות אמינות ויציבות, המגיעות במחיר אטרקטיבי של כ-100$ למערכת. המערכות האלו יחזיקו לקורסים רבים ויאפשרו להתמקד בחומר ולא בתחזוקה. אם יש לכם ניסיון עבודה עם מערכות של מיקרוצ’יפ ושל דיגילנט, מערכות של chipKIT עם מעבדי PIC32, אז מערכת ChipKit Wi-FIRE עם מעבד PIC32MZEF לא תהיה חדשה לכם.
מדוע מעבדי 32 ביט?
משפחת מעבדי 32 ביט של חברת מיקרוצ’יפ מגיעה בשלוש גרסאות עיקריות:
PIC32MX — אשר משתמש במעבד הותיק MIPS M4K הנפוץ מאד בשוק, וכן ביישומי אקדמאים כמו ברכיב התקשורת אשר פותח ע״י בהובלת אוניברסיטת בר-אילן וחברות מובילות בשוק הישראלי.
PIC32MM — מעבד קטן וסופר יעיל אשר מבוסס על מעבד MIPS microAptiv, אותו מעבד אשר משמש בקורס נוסף ומאד פופולרי – MIPSfpga computer architecture.
PIC32MZ — מעבד גמיש מאד ובעל יכולות אבטחה מתקדמות, נפוץ מאד בעולם IoT ובעולם הרכב, מבוסס על MIPS Warrior M-Class (זמין לחוקרים גם עבור יישומים בייצור רכיבים דרך Europractice ודרך MOSIS).
ובכן, מדוע מעבדי 32 ביט הם כל כך חשובים ולמה בחרנו אותם?
אנחנו מאמינים שיש לכך 4 סיבות טובות:
- התעשייה עוברת למעבדי 32 ביט — נכון, מעבדי 8-ביט ימשיכו להוות מרכיב עבור חלק מהמערכות המשובצות עוד זמן מה, אבל מספר התכנונים החדשים עבור מעבדים אשר אינם מעבדי 32 ביט ממשיך לרדת. עבור אלו שעדיין מלמדים את מעבד 8051, צריך לחשוב האם זה משרת את הצרכים של הסטודנטים, מכיוון שהסיכוי שהם יעבדו היום עם מעבדי 8051 בשוק הוא אפסי. האם לא כדאי ללמד משהו שהסיכוי שהסטודנטים יפגשו הוא סביר?
- קישוריות — על מנת לחבר מערכת משובצת לענן וליצור מערכת עבור שוק ה-IoT צריך מעבד שיוכל להתמודד עם דרישות התקשורת. מעבדי 32 ביט מספקים איזון: הם מספקים יכולות חישוב הנדרשים בסביבת פיתוח תוכנה נוחה לעבודה. יש דרישה מאד גבוהה בתעשייה למפתחי מערכות משובצות אשר יכולות להתחבר קישוריות, דבר הגורם למעבר של התעשייה למעבדי 32 ביט במקום מעבדי 8 או 16 ביט.
- זמן פיתוח — ברוב האפליקציות, מרכיב המחיר הוא לא המטרה העיקרית. המטרה העיקרית לרוב היא להגיע לשוק כמה שיותר מהר כדי ליהנות מחלון ההזדמנויות. סביבת הפיתוח של מעבדי 32 ביט היא הרבה יותר פשוטה לשימוש ומכילה קומפיילרים מעולים ויכולות debug מעולות.
- התעשייה מאמצת את מעבדי 32 ביט בתור הסטנדרט — היו ימים בהם כל חברה ייצרה את המעבדים בהם היא השתמשה. הגידול בכמות הרכיבים אשר מורידה את המחיר ודוחפת את התעשייה לחפש כלים יותר נוחים, וכן המגוון של המעבדים הקיימים היום מאפשר למצוא מעבד העונה על הצרכים המיוחדים של רוב החברות. הרוב המכריע של התוכנה שנכתבת היום, נכתבת עבור שלוש משפחות של מעבדים: ARM, Intel ו-MIPS. כאשר מדברים על מעבדים במערכות משובצות, 32 ביט היא הדרך קדימה. מעבדי MIPS היא בחירה מובילה בשוק, אשר חברות כמו מדיטק, סמסונג, קוואלקום, מיקרוציפ ואחרים משתמשים במעבדי MIPS בעולם ה-
הגישה שלנו
יש אמרה מוזרה, אשר מאד מתאימה לתחום הזה: ״אם גמל מכניס את האף שלו לתוך האוהל, מן הסתם הגוף שלו יכנס לאוהל בקרוב מאד״. מעבדת CML מספקת הצצה לסטודנטים בתואר ראשון למגוון רחב של נושאים אשר מהווים את אבני הבניין בלימוד מערכות משובצות והאינטרנט של הדברים (IoT). הקורס מותאם לסמסטר, אבל הוא אינו מעמיק בכל נושא אלא מספק לימוד ראשוני. לימוד עמוק יותר יכול להתבצע מאוחר יותר בקורסי המשך או ע״י הסטודנטים באופן עצמאי.
במילים אחרות, בקורס אנחנו מנסים להכניס את האפים של כמה גמלים לתוך האוהל, אבל לא יותר מזה… אנחנו משאירים את הכנסת הגוף לאוהל למועד מאוחר יותר! המטרה היא לגרום לסטודנטים להכיר את מושגי הקורס ולקבל ניסיון מעשי ראשוני, אשר יגרום להם, כך אנו מקווים, לקחת בהמשך קורסים נוספים אשר ממוקדים בנושאים משלימים בתחום מערכות משובצות ואינטרנט של הדברים.
מעבדות לעומת פרוייקט
הקורס תוכנן כדי לחשוף את הסטודנטים למגוון רחב של נושאים בזמן קצר. כדי לעשות זאת, רוב תרגילי התכנות בנויים ממעבדות עם הוראות מפורטות. שיטה זו שונה מפרויקטים, בהם הסטודנטים מתבקשים לכתוב תוכנית אשר עושה משהו מסוים והסטודנטים צריכים לתכנן איך לעשות זאת. שימוש בפרויקטים בקורס זה היה מן הסתם מביא הרבה תסכול לסטודנטים, כאשר הם היו מגלים שוב ושוב שהם צריכים לשנות את התוכנית שלהם כי מה שהם תכננו לא יעבוד. בנוסף לכך, עבודה בפרויקטים הייתה דורשת עבודה יותר צמודה של המרצים והמתרגלים עם הסטודנטים.
מסיבה זו, החלטנו להתמקד במעבדות אשר חושפות את הסטודנטים לבעיות בצורה יעילה יותר, ונותנת להם אפשרות לתכנן ולהתמודד עם השאלות שאיתם אנחנו רוצים שהם יתמודדו. בנוסף לכך, בעזרת הידע שהם ירכשו בקורס הם יוכלו להמשיך בקורסים או עם פרויקטים מורכבים יותר, ולהיעזר בידע ובכלים שהם רכשו בקורס.
חומרי הקורס שהם חלק מתוכנית האוניברסיטאית של אימג׳ינשיין (IUP) מגיעים תמיד כקוד מקור, כך שהמרצים יכולים להתאים או להשתמש בחומר גם עבור פרויקטים המתאימים לצרכי הלימוד שלהם. במבנה הקורס, אנחנו מכוונים את הקורס להיות קורס מעשי של סמסטר אחד, המהווה הכנה לקורסים נוספים או לפרויקטים בתחום מעבדות משובצות והאינטרנט של הדברים.
מחבר הקורס
יתרון נוסף של הקורסים אותם אנו מפתחים כחלק מ-IUP היא שכל התכנים נוצרים על ידי מרצים מומחים מהאקדמיה. אומנם זה לוקח יותר זמן וכסף וקשה יותר לניהול, ולכן רוב החברות האחרות לא עושות זאת (אלא משתמשות בקורסים טכניים בתור קורסים לאקדמיה). אבל ברגע שאתה עובר על חומרי הלימוד ההבדל במיקוד בצרכים של קורס אקדמאי הם ברורים והגישה הזאת הרבה יותר יעילה לטווח הארוך.
פרופסור אלכס דין מאוניברסיטת צפון קרולינה בארה״ב מלמד קורסים בנושאי מערכות משובצות במשך שנים רבות. הוא השתמש ברוב המעבדים והארכיטקטורות הקיימות בשוק וכתב מספר ספרים בנושא. ובנוסף, חשוב לא פחות, הוא יודע מה דרוש כדי ללמד סטודנטים בצורה טובה ומהנה, כדי שבסוף הסמסטר הם ייקחו משהו איתם לקורסים הבאים. הקורס הזה מכוון בדיוק על מנת ״להדליק״ את הסטודנטים.
אחת המטרות של תוכנית IUP הוא להביא את החומרים לקהל הסטודנטים בכל העולם!
לקבל את החומרים
- הירשם או הצטרף לתוכנית האונברסיטאית בדף: com/university
- מלאו את הפרטים בחלק הראשון: the community registration
- סמנו את התיבה עבור ‘join Imagination University Programme’ ומלאו את המידע הנוסף.
- מייל אימות יישלח אליכם כדי להפעיל את החשבון (נא לבדוק גם בדואר זבל, למקרה שהמייל בטעות הגיע לשם).
- כדי להוריד את תכני הלימוד, נא בקרו בדף הבא: https://community.imgtec.com/university/resources/
- מצאו את הקורס המבוקש, קבלו את רישיון הקורס ומלאו מספר פרטים על איך אתם מתכננים להשתמש בחומר.
- אנחנו נאשר את הבקשה בתוך לא יותר מ-48 שעות. ברגע שהבקשה תאושר, תקבלו מייל עם הפרטים איך להוריד את חומרי הלימוד.
