Implementation of first-year hardware theme project for ICT students

Abstract

A new curriculum is being implemented at Metropolia University of Applied Sciences. The new curriculum implements new modules of which one has a new hardware-themed project. The objective of the thesis was to design, select, test, and implement a first version of the platform for the first-year hardware theme project.

To clarify the objectives of the thesis, several teachers with different backgrounds were interviewed. Semi-structured interview was selected as the interview method. The interviews helped to clarify the thesis and a new goal related to LoRaWAN was added.

The thesis focused on a Raspberry Pi Pico microcontroller and some of the accessories such as sensors and displays that can be used with it. The wiring between Raspberry Pi Pico and the accessories is shown, and the way to implement the code of the accessories is explained. The accessories have two different methods of connecting to the Raspberry Pi Pico. The methods are called ADC and I2C. The thesis showcases, how to work with both methods and how to implement them. Moreover, the experience of testing and implementing the two methods is discussed.

A big and varied selection of devices with different working principles were implemented. Although the objectives were accomplished, the methods of accomplishing them changed. The initial method was to create an own code for each accessory, but the difficulty of some of the sensors changed the plan to use readymade codes. To create a good hardware project, concepts such as project difficulty, student’s previous studies, project complexity and project requirements need to be considered.

Metropolia Ammattikorkeakoulun tieto- ja viestintätekniikan koulutusohjelmassa otetaan käyttöön uusi opetussuunnitelma. Uudessa opetussuunnitelmassa on uusia moduuleja, joista yhdessä on uusi laitteistoaiheinen projekti. Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella, valita, testata ja toteuttaa alustan ensimmäinen versio ensimmäisen vuoden laitteistoteemaprojektiin.

Opinnäytetyön tavoitteiden selventämiseksi haastateltiin useita eritaustaisia opettajia. Haastattelumenetelmäksi valittiin teemahaastattelu. Haastattelut auttoivat selventämään opinnäytetyön tavoitteita. Lisäksi työlle lisättiin uusi tavoite, joka liittyi LoRaWAN:iin.

Opinnäytetyö keskittyy Raspberry Pi Pico -mikrokontrolleriin ja joihinkin sen kanssa käytettäviin lisävarusteisiin, kuten antureihin ja näyttöihin. Työssä on esitetty Raspberry Pi Picon ja lisävarusteiden väliset kytkennät sekä selitetty lisävarusteiden ohjelmakoodin toteuttamistapa. Lisävarusteet voidaan kytkeä Raspberry Pi Picoon kahdella tavalla: ADC:lla ja I2C:lla. Opinnäytetyössä esitellään molempien menetelmien käyttöä ja niiden toteuttamista. Lisäksi keskustellaan näiden kahden metodin testaamisesta ja käyttöönotosta.

Tuloksista näkee, kuinka kaikki alkuperäiset tavoitteet sekä haastatteluista lisätty tavoite saavutettiin. Monipuolinen valikoima laitteita erilaisilla toimintaperiaatteilla onnistuttiin toteuttamaan. Vaikka tavoitteet saavutettiin, niiden toteutustavat muuttuivat työn edetessä. Alussa tavoitteena oli luoda jokaiselle lisävarusteelle oma koodi, mutta joidenkin antureiden kompleksisuus vaati valmiiden koodien käyttöä. Hyvän laitteistoprojektin luomiseksi tulee ottaa huomioon käsitteet, kuten projektin vaikeus, opiskelijan aiemmat opinnot, projektin monimutkaisuus ja projektin vaatimukset.