Sistema de reconhecimento de impress��es digitais baseado em FPGA

Trabalho de Projeto para obten����o do grau de Mestre em Engenharia de Eletr��nica e Telecomunica����es

Estudo e desenvolvimento de sistema de cobran��a de portagens baseado em NFC

Tese para obter o grau de Mestre em Engenharia Electr��nica e Telecomunica����es

Sistema de detecci�� d'incendis basat en tecnologia WSN

El projecte tracta de desenvolupar un sistema de detecci�� d'incendis utilitzant la tecnologia de xarxa de sensors sense fils (Wireless Sensors Network). La utilitzaci�� d'aquests petits dispositius ens introdueix en el m��n dels sistemes encastats, un ��rea en ple desenvolupament industrial i que trobem incorporada en molts productes de consum de la nostra vida quotidiana.

Sistema de control ambiental flexible per a la ind��stria agroaliment��ria (SCAFIA)

El present treball est�� basat en el desenvolupament d��un sistema que permeti fer una demostraci�� pr��ctica i ��til amb els materials que l����rea de sistemes encastats posa a la nostra disposici��. De forma resumida es tracta de motes/nodes amb possibilitat de comunicaci�� inhal��mbrica entre ells i un sistema operatiu TinyOS programable amb el llenguatge nesC.

Sistema de iluminaci��n inteligente inal��mbrico

Este proyecto crea un sistema de iluminaci��n inteligente compuesto por m��ltiples dispositivos que, de forma inal��mbrica, se sincronizan entre si, para encenderse, apagarse y cambiar el color de la luz ambiente. El sistema se ha dise��ado para conectar hasta 8 dispositivos basados en el sistema embebido LPC1769 y S.O. FreeRTOS, integrando un sensor aceler��metro, varios leds de distinto color y un m��dulo WiFly RN-XV que los interconecta de forma inal��mbrica.

Desarrollo e implementaci��n de un sistema rob��tico a��reo con programaci��n tridimensional orientado al recorrido de rutas

En la actualidad se estudia en numerosos campos c��mo automatizar distintas tareas ejecutadas por aeronaves con tripulaci��n humana. Estas tareas son en todos los casos muy costosos, debido al gran consumo de combustible, gran coste de adquisici��n y mantenimiento de la propia aeronave, todo ello sin contar el riesgo para los mismos tripulantes. Como ejemplo de estas tareas se puede incluir la vigilancia policial y fronteriza, revisiones de tendidos de alta tensi��n, la alerta temprana de incendios forestales y la medici��n de par��metros contaminantes. El objetivo de este proyecto es el dise��o y la construcci��n de un prototipo electr��nico empotrado basado en microcontrolador con n��cleo C8051 de Silicon labs, que sea capaz de gobernar una aeronave de radiocontrol de forma transparente, de manera que en un futuro se pueda sustituir el propio aeromodelo, con la modificaci��n de algunos par��metros, para poder incorporar sistemas de video o distintos medios de detecci��n de variables. El prototipo seguir�� una ruta confeccionada y transferida como un archivo de texto con un formato determinado que contendr�� los datos necesarios para poder navegar mediante GPS. El trabajo con los modelos de motorizaci��n t��rmica (motores de combusti��n interna tipo glow, en este caso) resulta peligroso debido a la gran energ��a que son capaces de alcanzar. A fin de mantener la m��xima seguridad durante la evoluci��n del proyecto, se ha dise��ado un proceso de tres partes independientes que permitan la correcta familiarizaci��n de los distintos componentes que se emplear��n. Las fases son las siguientes: 1. Test y modelado de todos los componentes mediante peque��os montajes con protoboard de inserci��n y programas individuales. Se realizar�� mediante una tarjeta multiprop��sito que contendr�� un microcontrolador similar en caracter��sticas, aunque de menor complejidad, al del prototipo final. 2. Integraci��n de todos los componentes mediante una tarjeta especialmente dise��ada que servir�� de interfaz entre la tarjeta multiprop��sito y todo el hardware necesario para el control de un veh��culo terrestre de iguales caracter��sticas (actuadores y motorizaci��n) al aeromodelo. 3. Dise��o de un sistema embebido que concentre todos los subsistemas desarrollados en las fases anteriores y que integre todos los componentes necesarios para el gobierno de una aeronave de ala fija. ABSTRACT. Nowadays, the way of automating different tasks done by manned vehicles is studied. These tasks are any case very expensive, due to large fuel consumption, costs of aircraft buying, without taking into account the risk for human crew. As an example of these tasks, we can include policing or border surveillance, maintenance of high voltage lines, early warning of forest fire and measuring of pollution parameters. The target of this project is the design and construction of an embedded electronic prototype, based on a microcontroller with C8051 core from Silicon labs, and it will be able to controlling an aircraft transparently, in order that in the future the flying model could be changed with the modification of some parameters, and video or any variables detection systems could be added. The prototype will follow a designed and transferred path as an plain text file with a given format, that will contain all the necessary data for GPS navigation. Working with heat engine models (internal combustion engine, glow type, in this case) becomes dangerous due to the large energy that can be able to acquire. In order to keep the maximum safety level during the project evolution a three independent stages process have been designed, this allows familiarizing properly with the parts that will be used. The stages are as follows: 1. Test and modeling of all of the parts by little assemblies with through-hole protoboard and stand alone programs. It will be done with a multipurpose card which contains a microcontroller of similar characteristics, although less complex, of the final prototype. 2. Integrating of all of parts through a dedicated design card that will serve as interface between multipurpose card and all the necessary hardware for controlling a ground vehicle with the same characteristics (actuators and engine) of the flying model. 3. Embedded system designing that contains all the developed subsystems in the previous stages and integrates all the necessary parts for controlling a fixed-wing aircraft.

Brain-Computer Interfaces: Desarrollo de un sistema de identificaci��n de estados mentales alfa

En el mundo actual las aplicaciones basadas en sistemas biom��tricos, es decir, aquellas que miden las se��ales el��ctricas de nuestro organismo, est��n creciendo a un gran ritmo. Todos estos sistemas incorporan sensores biom��dicos, que ayudan a los usuarios a controlar mejor diferentes aspectos de la rutina diaria, como podr��a ser llevar un seguimiento detallado de una rutina deportiva, o de la calidad de los alimentos que ingerimos. Entre estos sistemas biom��tricos, los que se basan en la interpretaci��n de las se��ales cerebrales, mediante ensayos de electroencefalograf��a o EEG est��n cogiendo cada vez m��s fuerza para el futuro, aunque est��n todav��a en una situaci��n bastante incipiente, debido a la elevada complejidad del cerebro humano, muy desconocido para los cient��ficos hasta el siglo XXI. Por estas razones, los dispositivos que utilizan la interfaz cerebro-m��quina, tambi��n conocida como BCI (Brain Computer Interface), est��n cogiendo cada vez m��s popularidad. El funcionamiento de un sistema BCI consiste en la captaci��n de las ondas cerebrales de un sujeto para despu��s procesarlas e intentar obtener una representaci��n de una acci��n o de un pensamiento del individuo. Estos pensamientos, correctamente interpretados, son posteriormente usados para llevar a cabo una acci��n. Ejemplos de aplicaci��n de sistemas BCI podr��an ser mover el motor de una silla de ruedas el��ctrica cuando el sujeto realice, por ejemplo, la acci��n de cerrar un pu��o, o abrir la cerradura de tu propia casa usando un patr��n cerebral propio. Los sistemas de procesamiento de datos est��n evolucionando muy r��pido con el paso del tiempo. Los principales motivos son la alta velocidad de procesamiento y el bajo consumo energ��tico de las FPGAs (Field Programmable Gate Array). Adem��s, las FPGAs cuentan con una arquitectura reconfigurable, lo que las hace m��s vers��tiles y potentes que otras unidades de procesamiento como las CPUs o las GPUs.En el CEI (Centro de Electr��nica Industrial), donde se lleva a cabo este TFG, se dispone de experiencia en el dise��o de sistemas reconfigurables en FPGAs. Este TFG es el segundo de una l��nea de proyectos en la cual se busca obtener un sistema capaz de procesar correctamente se��ales cerebrales, para llegar a un patr��n com��n que nos permita actuar en consecuencia. M��s concretamente, se busca detectar cuando una persona est�� qued��ndose dormida a trav��s de la captaci��n de unas ondas cerebrales, conocidas como ondas alfa, cuya frecuencia est�� acotada entre los 8 y los 13 Hz. Estas ondas, que aparecen cuando cerramos los ojos y dejamos la mente en blanco, representan un estado de relajaci��n mental. Por tanto, este proyecto comienza como inicio de un sistema global de BCI, el cual servir�� como primera toma de contacto con el procesamiento de las ondas cerebrales, para el posterior uso de hardware reconfigurable sobre el cual se implementar��n los algoritmos evolutivos. Por ello se vuelve necesario desarrollar un sistema de procesamiento de datos en una FPGA. Estos datos se procesan siguiendo la metodolog��a de procesamiento digital de se��ales, y en este caso se realiza un an��lisis de la frecuencia utilizando la transformada r��pida de Fourier, o FFT. Una vez desarrollado el sistema de procesamiento de los datos, se integra con otro sistema que se encarga de captar los datos recogidos por un ADC (Analog to Digital Converter), conocido como ADS1299. Este ADC est�� especialmente dise��ado para captar potenciales del cerebro humano. De esta forma, el sistema final capta los datos mediante el ADS1299, y los env��a a la FPGA que se encarga de procesarlos. La interpretaci��n es realizada por los usuarios que analizan posteriormente los datos procesados. Para el desarrollo del sistema de procesamiento de los datos, se dispone primariamente de dos plataformas de estudio, a partir de las cuales se captar��n los datos para despu��s realizar el procesamiento: 1. La primera consiste en una herramienta comercial desarrollada y distribuida por OpenBCI, proyecto que se dedica a la venta de hardware para la realizaci��n de EEG, as�� como otros ensayos. Esta herramienta est�� formada por un microprocesador, un m��dulo de memoria SD para el almacenamiento de datos, y un m��dulo de comunicaci��n inal��mbrica que transmite los datos por Bluetooth. Adem��s cuenta con el mencionado ADC ADS1299. Esta plataforma ofrece una interfaz gr��fica que sirve para realizar la investigaci��n previa al dise��o del sistema de procesamiento, al permitir tener una primera toma de contacto con el sistema. 2. La segunda plataforma consiste en un kit de evaluaci��n para el ADS1299, desde la cual se pueden acceder a los diferentes puertos de control a trav��s de los pines de comunicaci��n del ADC. Esta plataforma se conectar�� con la FPGA en el sistema integrado. Para entender c��mo funcionan las ondas m��s simples del cerebro, as�� como saber cu��les son los requisitos m��nimos en el an��lisis de ondas EEG se realizaron diferentes consultas con el Dr Ceferino Maestu, neurofisi��logo del Centro de Tecnolog��a Biom��dica (CTB) de la UPM. ��l se encarg�� de introducirnos en los distintos procedimientos en el an��lisis de ondas en electroencefalogramas, as�� como la forma en que se deben de colocar los electrodos en el cr��neo. Para terminar con la investigaci��n previa, se realiza en MATLAB un primer modelo de procesamiento de los datos. Una caracter��stica muy importante de las ondas cerebrales es la aleatoriedad de las mismas, de forma que el an��lisis en el dominio del tiempo se vuelve muy complejo. Por ello, el paso m��s importante en el procesamiento de los datos es el paso del dominio temporal al dominio de la frecuencia, mediante la aplicaci��n de la transformada r��pida de Fourier o FFT (Fast Fourier Transform), donde se pueden analizar con mayor precisi��n los datos recogidos. El modelo desarrollado en MATLAB se utiliza para obtener los primeros resultados del sistema de procesamiento, el cual sigue los siguientes pasos. 1. Se captan los datos desde los electrodos y se escriben en una tabla de datos. 2. Se leen los datos de la tabla. 3. Se elige el tama��o temporal de la muestra a procesar. 4. Se aplica una ventana para evitar las discontinuidades al principio y al final del bloque analizado. 5. Se completa la muestra a convertir con con zero-padding en el dominio del tiempo. 6. Se aplica la FFT al bloque analizado con ventana y zero-padding. 7. Los resultados se llevan a una gr��fica para ser analizados. Llegados a este punto, se observa que la captaci��n de ondas alfas resulta muy viable. Aunque es cierto que se presentan ciertos problemas a la hora de interpretar los datos debido a la baja resoluci��n temporal de la plataforma de OpenBCI, este es un problema que se soluciona en el modelo desarrollado, al permitir el kit de evaluaci��n (sistema de captaci��n de datos) actuar sobre la velocidad de captaci��n de los datos, es decir la frecuencia de muestreo, lo que afectar�� directamente a esta precisi��n. Una vez llevado a cabo el primer procesamiento y su posterior an��lisis de los resultados obtenidos, se procede a realizar un modelo en Hardware que siga los mismos pasos que el desarrollado en MATLAB, en la medida que esto sea ��til y viable. Para ello se utiliza el programa XPS (Xilinx Platform Studio) contenido en la herramienta EDK (Embedded Development Kit), que nos permite dise��ar un sistema embebido. Este sistema cuenta con: Un microprocesador de tipo soft-core llamado MicroBlaze, que se encarga de gestionar y controlar todo el sistema; Un bloque FFT que se encarga de realizar la transformada r��pida Fourier; Cuatro bloques de memoria BRAM, donde se almacenan los datos de entrada y salida del bloque FFT y un multiplicador para aplicar la ventana a los datos de entrada al bloque FFT; Un bus PLB, que consiste en un bus de control que se encarga de comunicar el MicroBlaze con los diferentes elementos del sistema. Tras el dise��o Hardware se procede al dise��o Software utilizando la herramienta SDK(Software Development Kit).Tambi��n en esta etapa se integra el sistema de captaci��n de datos, el cual se controla mayoritariamente desde el MicroBlaze. Por tanto, desde este entorno se programa el MicroBlaze para gestionar el Hardware que se ha generado. A trav��s del Software se gestiona la comunicaci��n entre ambos sistemas, el de captaci��n y el de procesamiento de los datos. Tambi��n se realiza la carga de los datos de la ventana a aplicar en la memoria correspondiente. En las primeras etapas de desarrollo del sistema, se comienza con el testeo del bloque FFT, para poder comprobar el funcionamiento del mismo en Hardware. Para este primer ensayo, se carga en la BRAM los datos de entrada al bloque FFT y en otra BRAM los datos de la ventana aplicada. Los datos procesados saldr��n a dos BRAM, una para almacenar los valores reales de la transformada y otra para los imaginarios. Tras comprobar el correcto funcionamiento del bloque FFT, se integra junto al sistema de adquisici��n de datos. Posteriormente se procede a realizar un ensayo de EEG real, para captar ondas alfa. Por otro lado, y para validar el uso de las FPGAs como unidades ideales de procesamiento, se realiza una medici��n del tiempo que tarda el bloque FFT en realizar la transformada. Este tiempo se compara con el tiempo que tarda MATLAB en realizar la misma transformada a los mismos datos. Esto significa que el sistema desarrollado en Hardware realiza la transformada r��pida de Fourier 27 veces m��s r��pido que lo que tarda MATLAB, por lo que se puede ver aqu�� la gran ventaja competitiva del Hardware en lo que a tiempos de ejecuci��n se refiere. En lo que al aspecto did��ctico se refiere, este TFG engloba diferentes campos. En el campo de la electr��nica: ��� Se han mejorado los conocimientos en MATLAB, as�� como diferentes herramientas que ofrece como FDATool (Filter Design Analysis Tool). ��� Se han adquirido conocimientos de t��cnicas de procesado de se��al, y en particular, de an��lisis espectral. ��� Se han mejorado los conocimientos en VHDL, as�� como su uso en el entorno ISE de Xilinx. ��� Se han reforzado los conocimientos en C mediante la programaci��n del MicroBlaze para el control del sistema. ��� Se ha aprendido a crear sistemas embebidos usando el entorno de desarrollo de Xilinx usando la herramienta EDK (Embedded Development Kit). En el campo de la neurolog��a, se ha aprendido a realizar ensayos EEG, as�� como a analizar e interpretar los resultados mostrados en el mismo. En cuanto al impacto social, los sistemas BCI afectan a muchos sectores, donde destaca el volumen de personas con discapacidades f��sicas, para los cuales, este sistema implica una oportunidad de aumentar su autonom��a en el d��a a d��a. Tambi��n otro sector importante es el sector de la investigaci��n m��dica, donde los sistemas BCIs son aplicables en muchas aplicaciones como, por ejemplo, la detecci��n y estudio de enfermedades cognitivas.

Embedded platform for ECG biometric recognition

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia de Electr��nica e Telecomunica����es

Projecto de uma c��mara em rede em FPGA

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia de Electr��nica e Telecomunica����es

Actuador linear para teste de teclas na ind��stria autom��vel

As ind��strias de componentes e acess��rios autom��veis s��o um elo fundamental no processo produtivo da ind��stria autom��vel. Neste leque industrial encontra-se a Preh Portugal, Lda, como empresa fornecedora de componentes electr��nicos, mais concretamente, pain��is de controlo de climatiza����o. Os pain��is fornecidos pela Preh aos seus clientes encontram-se sujeitos a rigorosos testes de qualidade e funcionalidade. Neste sentido o teste funcional das teclas surge, relacionando o curso da tecla em fun����o de uma for��a actuante. Esta rela����o est�� comprometida com uma curva caracter��stica padr��o para o tipo de tecla. Para al��m destes compromissos, tamb��m �� necess��rio que a tecla feche e abra o seu contacto el��ctrico. Esta tese foca-se no desenvolvimento do teste de teclas, apresentando uma altera����o ao sistema actual com a introdu����o de um sistema embebido, no intuito de flexibilizar o sistema de teste e reduzindo custos. O sistema embebido pretende dar capacidade de processamento ao teste e, desta forma, substituir o actual computador como elemento de processamento. A solu����o implementada consistiu numa mudan��a estrutural, atrav��s da inclus��o do sistema embebido entre o computador e o sistema de deslocamento. Passando o foco central do processo de teste a residir no sistema embebido, este tem de estabelecer comunica����es com os restantes elementos intervenientes no teste. Estabelece comunica����es s��rie RS-232 com o sistema de deslocamento (leitura do curso e for��a na tecla), Ethernet com o computador (comandos, par��metros e resultados) e CAN com o painel de controlo de climatiza����o (fecho/abertura do contacto el��ctrico). A concretiza����o deste projecto resultou numa nova estrutura e aplica����o, a qual �� facilmente integrada na linha de produ����o com as vantagens de ser menos onerosa e mais flex��vel, conforme o pretendido.

Controlador dedicado de Ecr��s LCD/TFT

Para dar resposta aos grandes avan��os tecnol��gicos e, consequentemente, �� postura mais exigente dos clientes, a empresa Francisco Parracho ��� Electr��nica Industrial, Lda., que tem actividade no ramo dos elevadores, decidiu introduzir no mercado um controlador dedicado de ecr��s Liquid Crystal Display / Thin Film Transistor (LCD / TFT). O objectivo �� substituir um sistema suportado por um computador, caracterizado pelas suas elevadas dimens��es e custos, mas incontorn��vel at�� �� data, nomeadamente para resolu����es de ecr�� elevadas. E assim nasceu este trabalho. Com uma selec����o criteriosa de todos os componentes e, principalmente, sem funcionalidades in��teis, obteve-se um sistema embebido com dimens��es e custos bem mais reduzidos face ao seu opositor. O ecr�� apontado para este projecto �� um Thin Film Transistor ��� Liquid Crystal Display (TFT-LCD) da Sharp de 10.4��� de qualidade industrial, com uma resolu����o de 800 x 600 p��xeis a 18 bits por p��xel. Para tal, foi escolhido um micro-controlador da ATMEL, um AVR de 32 bits que, entre outras caracter��sticas, possui um controlador LCD que suporta resolu����es at�� 2048 x 2048 p��xeis, de 1 a 24 bits por p��xel. Atendendo ao facto deste produto ser inserido na ��rea dos elevadores, as funcionalidades, quer a n��vel do hardware quer a n��vel do software, foram projectadas para este ��mbito. Contudo, o conceito aqui exposto �� adjacente a quaisquer outras ��reas onde este produto se possa aplicar, at�� porque o software est�� feito para se tornar bem flex��vel. Com a ajuda de um kit de desenvolvimento, foram validados os drivers dos controladores e perif��ricos base deste projecto. De seguida, aplicou-se esse software numa placa de circuito impresso, elaborada no ��mbito deste trabalho, para que fossem cumpridos todos os requisitos requeridos pela empresa patrocinadora: - Apresenta����o de imagens no ecr�� consoante o piso; - Possibilidade de ter um texto horizontalmente deslizante;Indica����o animada do sentido do elevador; - Representa����o do piso com deslizamento vertical; - Descri����o sum��ria do direct��rio de pisos tamb��m com deslizamento vertical; - Rel��gio digital; - Leitura dos conte��dos pretendidos atrav��s de um cart��o SD/MMC; - Possibilidade de actualiza����o dos conte��dos via USB flash drive.

Many-core approach to 2D-DCT calculation using an FPGA

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia de Electr��nica e Telecomunica����es

Linux based mobile: operating systems

Trabalho de Projeto para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Inform��tica e de Computadores

XtranX passenger: navega����o inercial

Trabalho de Projecto para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Inform��tica e de Computadores

Plataforma de Telemedicina utilizando Android OS

Las enfermedades cr��nicas, especialmente enfermedades del coraz��n, diabetes, pulmonares, son un problema que tiene un impacto dram��tico en la productividad de las personas afectadas y en el costo de la asistencia sanitaria. Adem��s, en personas de edad avanzada que pueden sufrir ca��das por el deterioro de su sistema de locomoci��n resultar��a adecuado el registro permanente del movimiento. Esto es especialmente necesario para aquellos que viven solos y/o en zonas rurales, donde los sistemas de salud p��blica no llegan, o lo hacen de manera deficiente. Por ello, en zonas rurales es previsible que se produzca un aumento de la demanda de atenci��n a trav��s de sistemas de telemedicina, lo cual, estimular�� a peque��as instituciones de salud a ofrecer este tipo de servicio. Algunos trabajos recientes sugieren que la tecnolog��a m��vil para la telemedicina podr��a reducir costos y mejorar la eficacia del tratamiento de enfermedades. En este trabajo se propone un sistema de telemedicina de bajo costo para monitorear par��metros fisiol��gicos (ECG y par��metros biomec��nicos) en forma remota, desde zonas rurales o urbanas, utilizando telefon��a m��vil con sistema operativo Android y un servidor remoto para el almacenamiento masivo de datos. Se utiliza un sistema embebido con microcontrolador ColdFire V1 de 32 bits de la Empresa Freescale para adquirir las se��ales fisiol��gicas y biomec��nicas, y enviarlas al dispositivo m��vil a trav��s del protocolo Bluetooth. Los datos adquiridos en el sistema m��vil son almacenados masivamente en la tarjeta de memoria flash en forma local; y luego son enviados al servidor remoto por medio de GPRS u otro tipo de conexi��n a internet. Los par��metros son visualizados en la pantalla del tel��fono m��vil y en el servidor remoto, permitiendo el an��lisis y diagn��stico. Se eval��a la calidad de la transmisi��n de datos y la performance del sistema