Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere
Lo studente acquisirà competenze sui principali aspetti legati alla progettazione e realizzazione di un sistema “Internet of Things”, con particolare riferimento alle architetture di acquisizione, condizionamento e trasmissione di dati di sensori, alle tematiche di consumo, realizzazione fisica, sicurezza e affidabilità. Attraverso le lezioni introduttive, lo studente maturerà conoscenza delle architetture di base, dei principali standard per l’interoperabilità e dei principali indicatori di prestazione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Il corso prevede un approccio basato su casi di studio, utili a comprendere come applicare i concetti teorici in contesti di progettazione, realizzazione e collaudo di un dispositivo IoT. Gli argomenti spaziano sull’intera catena di sviluppo applicativo del dispositivo: interfacciamento di diversi elementi sensibili mediante circuiti di condizionamento, elaborazione delle informazioni, gestione dei consumi e considerazioni per la realizzabilità fisica.
Capacità di apprendimento
Il corso mira a fornire strumenti di base per la conoscenza delle tecnologie fondative per IoT. Ovviamente non intende fornire una copertura esaustiva del panorama tecnologico, di recente introduzione e in rapidissima e continua evoluzione. Particolare attenzione sarà quindi riservata alle tematiche comuni e alle metriche di valutazione, per consentire allo studente di proseguire l’apprendimento in maniera autonoma nel corso della successiva attività professionale. Particolarmente rilevante sarà l’introduzione alla letteratura tecnico-scientifica di riferimento, quale strumento di auto-formazione continua.
Capacità comunicative
Capacità di presentare oralmente in modo efficace le principali scelte in ambito progettuale, i passi e le difficoltà realizzative.
Prerequisiti
Contenuti dell'insegnamento
Il corso fornisce una introduzione alle tecnologie elettroniche per applicazioni “Internet of Things (IoT)” e comprende casi di studio di progettazione di tali sistemi.
I contenuti del corso sono i seguenti:
- Introduzione alle tecnologie IoT
- Considerazioni sull’alimentazione e il consumo di potenza di dispositivi IoT
- Buone pratiche nella progettazione e realizzazione fisica di dispositivi elettronici IoT
- Tecniche di acquisizione e condizionamento di segnali analogici
- Tecniche digitali per il condizionamento dei segnali
Programma esteso
Introduzione alle tecnologie IoT
Considerazioni sull’alimentazione e il consumo di potenza di dispositivi IoT:
- Richiami ai convertitori di potenza e applicazione a moduli IoT
- Tecniche di stabilizzazione dell’alimentazione
- Consumi caratteristici istantanei e quiescenti
Buone pratiche nella progettazione e realizzazione fisica di dispositivi elettronici IoT:
- Analisi dei requisiti
- Considerazioni sulla realizzazione fisica di circuiti stampati: scelta dei componenti, layout, comunicazioni digitali tra circuiti integrati
Tecniche di acquisizione e condizionamento di segnali analogici:
- Case study su alcuni tipici sensori IoT
- Cenni ad architetture di supporto alla lettura dei segnali: condizionamento e conversione A/D
Rassegna dei principali protocolli di comunicazione in ambito IoT: differenze e ambiti di applicazione
Cenni ad architetture software e cloud a supporto dell’IoT: analisi del percorso dei dati dal dominio embedded a quello cloud
Tecniche digitali per il condizionamento dei segnali:
- Richiami sui filtri FIR
- filtri FIR adattativi (LMS, RLMS)
- filtro di Kalman
Bibliografia
- Dispense e slides del docente
- Per trattazione generale di digital signal processing: Proakis, Manolakis “Digital Signal Processing, 4th ed.”, Pearnson, 2013.
- Per linee guida generali su IoT: Lea, "Internet of Things for Architects: Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security", Packt Publishing, 2018.
Metodi didattici
Il corso è organizzato in una serie di lezioni frontali in cui verranno esposte le principali tematiche, con una particolare attenzione agli scenari applicativi e ai casi di studio
Modalità verifica apprendimento
La prova finale dell’esame consiste nella discussione delle tematiche e casi di studio presentati durante le lezioni.
Altre informazioni
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
