F7PBBVBI - Virtuální bioinstrumentace

V rámci předmětu virtuální bioinstrumentace se studenti seznámí s možnostmi návrhu a tvorby prvků Virtuální Instrumentace (VI) v prostředí LabVIEW, které postupně aplikují na metody a přístroje používané v biomedicínském inženýrství. Takto si studenti projdou postupy pokročilého programování v systému LabVIEW, tzn. prostředí, proměnné, datová pole a struktury, podmínky, typové definice, smyčky, datové konverze, dále zabrousí do možností více vláknového programování a paralelního programování, datové komunikace s periferiemi a hardwarem a komunikačních protokolů. V závěru předmětu si studenti zpracují komplexní úlohu na dané téma, kde aplikují nabyté znalosti ze cvičení a seminářů. Výstupem pak bude aplikace, která bude splňovat požadavky pro nasazení v ostrém provozu, tj. včetně spustitelných souborů ovladačů, knihoven, instalátoru apod. Celý kurz bude sledovat požadavky pro zvládnutí tzv. LabVIEW Core 1 a Core 2 dovedností, které studenty zároveň připraví na zkoušku pro získání certifikátu CLAD (Certified LabVIEW Associate Developer).

Vstupní požadavky předmětu:

Základní znalost algoritmizace a tvorby kódy, datových typů, polí, smyček (for, while), rozhodovacích funkcí a podmínek (if, switch), kompilace kódu, spustitelný soubor.

Zakončení předmětu:

Hodnocení na bázi odevzdaných průběžných úkolů, jež jsou bodovány. Hodnocení funkčnost kódu – 0/5 bodů, implementace postupů a efektivita 0-10 bodů, komentáře a dokumentace 0-5 bodů. Celkem 20 bodů za úlohu. V rámci cvičení bude realizováno 6 úloh, tj. možnost získat až 120 bodů. Hodnocení dle stupnice ECTS kde E je min 50 bodů, A je minimálně 90 bodů.

1.Virtuální instrumentace - úvod, historie, koncepce a její potenciál v průmyslu, vědě a výzkumu

2.Konvence tvorby kódu - značení proměnných, funkcí, knihoven, komentáře a dokumentace, standardizace datových rozhraní

3.Životní cyklus aplikace - filozofie, design, vývoj, testování, nasazení, upgrade

4.Události aplikace, systému a jejich zpracování - zpracování událostí aplikace vyvolané systémem nebo uživatelem, API

5.Knihovny, znuvupoužitelnost kódu, produkty třetích stran - tvorba modulárních knihoven, příprava pro použití v jiných kódech, instalace a použití zásuvných modulů a knihoven třetích stran

6.Hardware v kombinaci s VI - historie, technologie, vývoj, moderní trendy, komunikační rozhraní VISA, konsorcium IVI, komunikační protokoly

7.Další možnosti VI - determinismus, reálný čas, paralelizace, nasazení v emedded zařízeních, nasazení na web

1.Úvod do prostředí LabVIEW - GUI, tvorba kódu, dataflow, VI, projekt, datové typy, datové struktury - proměnné, pole, klastry, variantní třídy

2.Smyčky, rozhodovací struktury - cykly for, while, flat a timed sequence, struktury case, typové definice, krokování kódu, odhalování chyb, zpracování výjimek - debug, nástroje pro inspekci kódu, error klastry a zpracování chyb ve VI

3.Tvorba samostatných funkcí - SubVI, connector pane, polymorfní VI, lokální, globální a sdílené proměnné a datové typy, tvorba vlastních knihoven a komponent - kompilace LLB

4.Práce s datovými řetězci - zpracování datových řetězců, využití v datových protokolech, práce se soubory - čtení/zápis, textové a binární soubory, TDM a TDMs

5.Zpracování událostí - event struktury, události a jejich filtry, synchronizace, paralelní programování (návrhové vzory) - více vláknové aplikace, více procesorové aplikace, synchronizace smyček, využití v aplikacích typu Master-Slave, Producer-Consumer a State-Machine - aplikované pro sběr a zpracování dat, automatizace

6.Design aplikace, příprava pro nasazení - nástroje pro design GUI, úklid a systematizace kódu a komponent, tvorba funkční a kontextové nápovědy

7.Nasazení aplikace, tvorba samostatně spustitelných souborů a instalátorů - kompilace EXE souborů, kompilace kódových distribucí, tvorba instalátoru pro nasazení na počítači bez LVDS

Orientace v prostředí LabVIEW a znalost pro tvorbu aplikace pro splnění standardu CLAD – Certified LabVIEW Associate Developer včetně možnosti jeho získání.

Learn LabVIEW na webu ni.com. Learn LabVIEW [online]. Austin, TX: NI, 2017 [cit. 2018-03-16]. Dostupné z: http://www.ni.com/academic/students/learn-labview/

[2] VLACH, Jaroslav, Josef HAVLÍČEK a Martin VLACH. Začínáme s LabVIEW. Ilustroval Viktorie VLACHOVÁ. Praha: BEN - technická literatura, 2008. ISBN 978-80-7300-245-9.

[3] PECHOUŠEK, Jiří. Základy programování v prostředí LabVIEW. Olomouc: Univerzita Palackého, 2004. ISBN 80-244-0800-7.

• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinně volitelný předmět)