🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: از صفر تا صد سیستم‌های توکار: راهنمای عملی بر اساس Embedded Software and Systems

موضوع کلی: مهندسی نرم‌افزار و سیستم‌های توکار

موضوع میانی: اصول طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های توکار

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های توکار: چیستی و اهمیت
• 2. ویژگی‌ها و محدودیت‌های سیستم‌های توکار
• 3. تاریخچه و روند تکامل سیستم‌های توکار
• 4. حوزه‌های کاربرد سیستم‌های توکار
• 5. معماری کلی سیستم‌های توکار (سخت‌افزار و نرم‌افزار)
• 6. تفاوت میکروکنترلرها و ریزپردازنده‌ها
• 7. نقش حافظه در سیستم‌های توکار
• 8. مفاهیم اولیه ورودی/خروجی (I/O)
• 9. چرخه توسعه نرم‌افزار توکار
• 10. مدل‌های طراحی سخت‌افزار-نرم‌افزار
• 11. معرفی معماری‌های میکروکنترلر (مانند ARM Cortex-M)
• 12. واحدهای پردازش مرکزی (CPU) و مجموعه‌های دستورالعمل
• 13. انواع حافظه: RAM, ROM, Flash, EEPROM
• 14. سازماندهی حافظه و آدرس‌دهی
• 15. پورت‌های ورودی/خروجی عمومی (GPIO)
• 16. کنترل و برنامه‌نویسی GPIO
• 17. تایمرها و شمارنده‌ها (Timers and Counters)
• 18. تولید سیگنال با مدولاسیون عرض پالس (PWM)
• 19. مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (ADC)
• 20. مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ (DAC)
• 21. تایمرهای Watchdog و کاربرد آنها
• 22. مکانیزم‌های Reset در میکروکنترلرها
• 23. سیستم کلاک و نوسان‌سازها
• 24. ملاحظات تغذیه و مدیریت توان
• 25. گذرگاه‌های ارتباطی داخلی (Bus Architectures)
• 26. برنامه‌نویسی C برای سیستم‌های توکار: مبانی
• 27. اشاره‌گرها و مدیریت حافظه در C
• 28. عملگرهای بیتی (Bitwise Operations)
• 29. کلمه کلیدی volatile و اهمیت آن
• 30. کدنویسی به زبان اسمبلی (Inline Assembly)
• 31. زنجیره ابزار توسعه (Toolchain): کامپایلر، اسمبلر، لینکر
• 32. کامپایل متقاطع (Cross-Compilation)
• 33. Makefiles و اتوماسیون فرایند ساخت
• 34. محیط‌های توسعه یکپارچه (IDE) برای توکار
• 35. فلش کردن و برنامه‌ریزی فریمور
• 36. بوت‌لودرها: طراحی و پیاده‌سازی
• 37. کد آغازین (Startup Code) و بردار Reset
• 38. ساختار حافظه و اسکریپت‌های لینکر
• 39. تکنیک‌های اشکال‌زدایی اولیه (Printf, LED Debugging)
• 40. استفاده از تحلیل‌گر منطقی (Logic Analyzer)
• 41. مقدمه‌ای بر وقفه‌ها (Interrupts)
• 42. روال‌های سرویس وقفه (ISRs)
• 43. بردارهای وقفه و اولویت‌بندی
• 44. وقفه‌های تودرتو (Nested Interrupts)
• 45. وقفه‌های نرم‌افزاری و استثناها
• 46. مدیریت چندین وقفه همزمان
• 47. سوییچ زمینه (Context Switching) در وقفه‌ها
• 48. بخش‌های حیاتی (Critical Sections) و غیرفعال کردن وقفه
• 49. تاخیر وقفه (Interrupt Latency) و Jitter
• 50. طراحی ISRهای پایدار و کارآمد
• 51. مبانی ارتباط سریال (UART/USART)
• 52. پیاده‌سازی درایورهای UART
• 53. پروتکل SPI: Master/Slave و حالت‌ها
• 54. پیاده‌سازی درایورهای SPI
• 55. پروتکل I2C: Master/Slave و آدرس‌دهی
• 56. پیاده‌سازی درایورهای I2C
• 57. پروتکل CAN Bus: معرفی و معماری
• 58. فریم‌های پیام CAN و Arbitration
• 59. پیاده‌سازی درایورهای CAN
• 60. مبانی پروتکل USB و کلاس‌های دستگاه
• 61. اترنت و مفاهیم اولیه پشته TCP/IP
• 62. پروتکل Modbus: RTU و TCP
• 63. معرفی ارتباطات بی‌سیم: Wi-Fi, Bluetooth
• 64. معرفی ارتباطات بی‌سیم: Zigbee, LoRa
• 65. انتخاب پروتکل ارتباطی مناسب برای پروژه
• 66. چرا از سیستم‌عامل بی‌درنگ (RTOS) استفاده کنیم؟
• 67. تفاوت Bare-metal و RTOS
• 68. معماری کرنل RTOS
• 69. وظایف (Tasks) و حالت‌های وظیفه
• 70. زمان‌بندی وظایف: پیشگیرانه (Preemptive) و مشارکتی (Cooperative)
• 71. الگوریتم‌های زمان‌بندی بی‌درنگ (RM, EDF)
• 72. ارتباط بین وظایف (ITC): سمافورها (Semaphores)
• 73. ITC: Mutexها و وارونگی اولویت (Priority Inversion)
• 74. ITC: صف‌های پیام (Message Queues)
• 75. ITC: پرچم‌های رویداد و صندوق‌های پستی
• 76. مدیریت حافظه دینامیک در RTOS
• 77. تایمرهای نرم‌افزاری در RTOS
• 78. مدیریت وقفه با RTOS
• 79. ملاحظات پورت کردن RTOS
• 80. اشکال‌زدایی سیستم‌های مبتنی بر RTOS
• 81. معرفی RTOSهای محبوب (مانند FreeRTOS، Zephyr)
• 82. الگوهای طراحی نرم‌افزار برای سیستم‌های توکار
• 83. ماشین‌های حالت و اتوماتای متناهی
• 84. همزمانی (Concurrency) و موازی‌سازی در سیستم‌های توکار
• 85. طراحی در سطح سیستم و هم‌طراحی سخت‌افزار-نرم‌افزار
• 86. تکنیک‌های پیشرفته مدیریت توان و طراحی کم‌مصرف
• 87. مکانیزم‌های به‌روزرسانی فریمور (OTA, DFU)
• 88. تست واحد (Unit Testing) برای نرم‌افزار توکار
• 89. توسعه مبتنی بر تست (TDD) در توکار
• 90. تست یکپارچه‌سازی (Integration Testing) و اعتبارسنجی سیستم
• 91. اشکال‌زدایی سیستم‌های توکار پیچیده
• 92. تکنیک‌های بهینه‌سازی عملکرد (Performance Optimization)
• 93. بهینه‌سازی مصرف حافظه
• 94. مقدمه‌ای بر امنیت در سیستم‌های توکار
• 95. بوت امن (Secure Boot) و محیط‌های اجرای قابل اعتماد (TEE)
• 96. اصول رمزنگاری برای سیستم‌های توکار
• 97. سیستم‌های توکار ایمنی-بحرانی (Safety-Critical) و استانداردها (مانند MISRA C)
• 98. مهندسی نیازمندی‌ها برای پروژه‌های توکار
• 99. چرخه عمر پروژه توسعه توکار و مدیریت نسخه‌ها (Git)
• 100. روندها و آینده سیستم‌های توکار: IoT, AI/ML Edge, Multi-core