Sistemes encastats en temps real

Resum En l’actualitat, els sistemes electrònics de processament de dades són cada cop més significatius dins del sector industrial. Són moltes les necessitats que sorgeixen en el món dels sistemes d’autentificació, de l’electrònica aeronàutica, d’equips d’emmagatzemament de dades, de telecomunicacions, etc. Aquestes necessitats tecnològiques exigeixen ser controlades per un sistema fiable, robust, totalment dependent amb els esdeveniments externs i que compleixi correctament les restriccions temporals imposades per tal de que realitzi el seu propòsit d’una manera eficient. Aquí és on entren en joc els sistemes encastats en temps real, els quals ofereixen una gran fiabilitat, disponibilitat, una ràpida resposta als esdeveniments externs del sistema, una alta garantia de funcionament i una àmplia possibilitat d’aplicacions. Aquest projecte està pensat per a fer una introducció al món dels sistemes encastats, com també explicar el funcionament del sistema operatiu en temps real FreeRTOS; el qual utilitza com a mètode de programació l’ús de tasques independents entre elles. Donarem una visió de les seves característiques de funcionament, com organitza tasques mitjançant un scheduler i uns exemples per a poder dissenyar-hi aplicacions.

Boya

Trabajo de final de carrera incluido en el área de sistemas empotrados sobre una boya oceanográfica costera.

Estación meteorológica móvil con posicionamiento GPS

Desarrollo de una plataforma que permite la medición de parámetros climáticos ambientales característicos de una estación meteorológica tales como presión atmosférica, temperatura, luminosidad, precipitación y viento. Ésta tiene capacidad de poder integrarse y/o anexionarse para su uso a distintos tipos de sensores por cualquiera de las plataformas de comunicación que incorpora: bluetooth, Wi-Fi (IEE 802.11), bus I2C, o Ethernet. Igualmente, tiene la posibilidad de movilidad con indicación del posicionamiento por GPS y de aplicación adicional para uso en control domótico.

Temporizador y control temperatura

Desarrollo de una aplicación que controla un tiempo determinado en minutos, avisando con una alarma cuando se alcanza el tiempo marcado. También controla la temperatura de una habitación avisando con una alarma si sobrepasa los 30ºC. Estas alarmas son enviadas a un servidor web, que se encarga de enviar un mensaje al teléfono móvil.

Robot auxiliar de limpieza de suelos doméstico

Desarrollo de un sistema robótico auxiliar de limpieza autónomo en movimiento, conectado a una red wireless, dotado de un sistema de protección contra la perdida de conexión.

Llave electrónica basada en patrones de movimiento

Sistema embebido capaz de almacenar y posteriormente reconocer patrones de movimiento realizados con él y avisar de la detección de un patrón reconocido a otro sistema mediante una conexión TCP/IP vía Wi-Fi.

The Design and Implementation of Loudspeaker Control Network Protocols

The networking and digitalization of audio equipment has created a need for control protocols. These protocols offer new services to customers and ensure that the equipment operates correctly. The control protocols used in the computer networks are not directly applicable since embedded systems have resource and cost limitations. In this master's thesis the design and implementation of new loudspeaker control network protocols are presented. The protocol stack was required to be reliable, have short response times, configure the network automatically and support the dynamic addition and removal of loudspeakers. The implemented protocol stack was also required to be as efficient and lightweight as possible because the network nodes are fairly simple and lack processing power. The protocol stack was thoroughly tested, validated and verified. The protocols were formally described using LOTOS (Language of Temporal Ordering Specifications) and verified using reachability analysis. A prototype of the loudspeaker network was built and used for testing the operation and the performance of the control protocols. The implemented control protocol stack met the design specifications and proved to be highly reliable and efficient.

Sulautetun järjestelmän Web-käyttö

Diplomityössä on tutkittu sulautetun järjestelmän liittämistä Ethernet-verkkoon sekä TCP/IP-protokollapinoon kuuluvien tavallisimpien protokollien toimintaa. Työn tuloksien perusteella on suunniteltu harjoitustyö, jota voidaan käyttää sähkötekniikan osaston opetuksessa. Työssä hankittiin Atmelin sulautettu Web-serverikortti (EWS) ja STK500-kortti serverin ohjelmointiin. Serverin mukana tuli Internet-yhteyden mahdollistava TCP/IP-pinon lähdekoodi. Työssä selvitettiin TCP/IP:hen kuuluvien protokollien toimintaa teoriassa ja käytännön toteutusta EWS:n avulla. Lähdekoodiin lisättiin ominaisuudet, joiden avulla laite hakee kellonaikatiedot aikapalvelimelta time-protokollaa käyttäen ja lähettää sähköpostia määriteltyyn osoitteeseen sähköpostipalvelimen kautta. Laitetta käytettiin sekä palvelimena että asiakkaana. Työssä perehdyttiin sulautettujen järjestelmien yleisiin ominaisuuksiin ja erilaisiin verkonhallinnan apuohjelmiin. Työssä tutkittiin palvelin- ja asiakaskoneen välillä Ethernetissä kulkevaa verkkoliikennettä. Työssä minimoitiin protokollatiedostojen viemä tila prosessorin muistista ja tutkittiin Internet-yhteyden kuluttamien kellojaksojen määrää. Työssä selvitettiin tietoturva-kysymysten merkitystä ja toteutusta sulautetuissa järjestelmissä.

Implementation of CORBA interface in a wireless device

CORBA (Common Object Request Broker Architecture) on laajalle levinnyt ja teollisuudessa yleisesti käytetty hajautetun tietojenkäsittelyn arkkitehtuuri. CORBA skaalautuu eri kokoisiin tarpeisiin ja sitä voidaan hyödynntää myös sulautetuissa langattomissa laitteissa. Oleellista sulautetussa ympäristössä on rakentaa rajapinnat kevytrakenteisiksi, pysyviksi ja helposti laajennettaviksi ilman että yhteensopivuus aikaisempiin rajapintoihin olisi vaarassa. Langattomissa laitteissa resurssit, kuten muistin määrä ja prosessointiteho, ovat hyvin rajalliset, joten rajapinta tulee suunnitella ja toteuttaa optimaalisesti. Palveluiden tulee ottaa huomioon myös langattomuuden rajoitukset, kuten hitaat tiedonsiirtonopeudet ja tiedonsiirron yhteydettömän luonteen. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin CORBA-rajapinta GSM-päätelaitteeseen, jonka on todettu täyttävän sille asetetut tavoitteet. Rajapinta tarjoaa kaikki yleisimmät GSM-terminaalin ominaisuudet ja on laajennettavissa tulevia tuotteita ja verkkotekniikoita varten. Laajennettavuutta saavutetaan esimerkiksi kuvaamalla terminaalin ominaisuudet yleisellä kuvauskielellä, kuten XML:lla (Extensible Markup Language).

Interface Implementation for GPRS/PCU Software Testing with Emulators

Jatkuvasti lisääntyvä matkapuhelinten käyttäjien määrä, internetin kehittyminen yleiseksi tiedon ja viihteen lähteeksi on luonut tarpeen palvelulle liikkuvan työaseman liittämiseksi tietokoneverkkoihin. GPRS on uusi teknologia, joka tarjoaa olemassa olevia matka- puhelinverkkoja (esim. NMT ja GSM) nopeamman, tehokkaamman ja taloudellisemman liitynnän pakettidataverkkoihin, kuten internettiin ja intranetteihin. Tämän työn tavoitteena oli toteuttaa GPRS:n paketinohjausyksikön (Packet Control Unit, PCU) testauksessa tarvittavat viestintäajurit työasemaympristöön. Aidot matkapuhelinverkot ovat liian kalliita, eikä niistä saa tarvittavasti lokitulostuksia, jotta niitä voisi käyttää GPRS:n testauksessa ohjelmiston kehityksen alkuvaihessa. Tämän takia PCU-ohjelmiston testaus suoritetaan joustavammassa ja helpommin hallittavassa ympäristössä, joka ei aseta kovia reaaliaikavaatimuksia. Uusi toimintaympäristö ja yhteysmedia vaativat PCU:n ja muiden GPRS-verkon yksiköiden välisistä yhteyksistä huolehtivien ohjelman osien, viestintäajurien uuden toteutuksen. Tämän työn tuloksena syntyivät tarvittavien viestintäajurien työasemaversiot. Työssä tarkastellaan eri tiedonsiirtotapoja ja -protokollia testattavan ohjelmiston vaateiden, toteutetun ajurin ja testauksen kannalta. Työssä esitellään kunkin ajurin toteuttama rajapinta ja toteutuksen aste, eli mitkä toiminnot on toteutettu ja mitä on jätetty pois. Ajureiden rakenne ja toiminta selvitetään siltä osin, kuin se on oleellista ohjelman toiminnan kannalta.

A System-Level Simulation Model for a Protocol Processor

As the development of integrated circuit technology continues to follow Moore’s law the complexity of circuits increases exponentially. Traditional hardware description languages such as VHDL and Verilog are no longer powerful enough to cope with this level of complexity and do not provide facilities for hardware/software codesign. Languages such as SystemC are intended to solve these problems by combining the powerful expression of high level programming languages and hardware oriented facilities of hardware description languages. To fully replace older languages in the desing flow of digital systems SystemC should also be synthesizable. The devices required by modern high speed networks often share the same tight constraints for e.g. size, power consumption and price with embedded systems but have also very demanding real time and quality of service requirements that are difficult to satisfy with general purpose processors. Dedicated hardware blocks of an application specific instruction set processor are one way to combine fast processing speed, energy efficiency, flexibility and relatively low time-to-market. Common features can be identified in the network processing domain making it possible to develop specialized but configurable processor architectures. One such architecture is the TACO which is based on transport triggered architecture. The architecture offers a high degree of parallelism and modularity and greatly simplified instruction decoding. For this M.Sc.(Tech) thesis, a simulation environment for the TACO architecture was developed with SystemC 2.2 using an old version written with SystemC 1.0 as a starting point. The environment enables rapid design space exploration by providing facilities for hw/sw codesign and simulation and an extendable library of automatically configured reusable hardware blocks. Other topics that are covered are the differences between SystemC 1.0 and 2.2 from the viewpoint of hardware modeling, and compilation of a SystemC model into synthesizable VHDL with Celoxica Agility SystemC Compiler. A simulation model for a processor for TCP/IP packet validation was designed and tested as a test case for the environment.

Test automation of digital mammography device

Testing of a complex software is time consuming. Automated tools are available quite a lot for desktop applications, but for embedded systems a custom-made tool is required Building a complete test framework is a complicated task. Therefore, the test platform was built on top of an already existing tool, CANoe. CANoe is a tool for CAN bus analysis and node simulation. The functionality of CANoe was extended with LabVIEW DLL. The LabVIEW software was used for simulating hardware components of the embedded device As a result of the study, a platform was created where tests could be automated. Of the current test plan, 10 percent were automated and up to 60 percent could be automated with the current functionality.

Alarma per acceleració implementada sobre LPC1769 i controlada des de dispositius Android

Aquest PFC implementa el control d'una alarma activada per acceleració. S'ha realitzat sobre la placa LPC1769 i el sistema FreeRTOS. El projecte permet controlar l'alarma des de dispositius Android, a través d'un servidor intermedi que s'encarrega de la comunicació.

Sistema de iluminación inteligente inalámbrico

Este proyecto crea un sistema de iluminación inteligente compuesto por múltiples dispositivos que, de forma inalámbrica, se sincronizan entre si, para encenderse, apagarse y cambiar el color de la luz ambiente. El sistema se ha diseñado para conectar hasta 8 dispositivos basados en el sistema embebido LPC1769 y S.O. FreeRTOS, integrando un sensor acelerómetro, varios leds de distinto color y un módulo WiFly RN-XV que los interconecta de forma inalámbrica.

Analysis, improvement, and development of new firmware for the smart citizen kit ambient board

The objective of this project was to develop firmware for both the Arduino-compatible boards of the Smart Citizen initiative, and for the RTX4100 low-power WiFi.