Design of an Embedded Computer Board for Networking Applications

Tämä diplomityö tehtiin Convergens Oy:lle. Convergens on elektroniikan suunnittelutoimisto, joka on erikoistunut sulautettuihin järjestelmiin sekä tietoliikennetekniikkaan. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella tietokonekortti tietoliikennesovelluksia varten asiakkaalle, jolta vaatimusmäärittelyt tulivat. Työ on rajattu koskemaan laitteen prototyypin suunnittelua. Työssä suunnitellaan pääasiassa WLAN-tukiaseman tietokone. Tukiasema onasennettavissa toimistoihin, varastoihin, kauppoihin sekä myös liikkuvaan ajoneuvoon. Suunnittelussa on otettu nämä asiat huomioon, ja laitteen akun pystyy lataamaan muun muassa auton akulla. Langattomat tekniikat ovat voimakkaasti yleistymässä, ja tämän työn tukiasema tarjoaakin varteenotettavan vaihtoehdon lukuisilla ominaisuuksillaan. Mukana on mm. GPS, Bluetooth sekä Ethernet-valmius. Langattomien tekniikoiden lisäksi myös sulautetut järjestelmät ovat voimakkaasti yleistymässä, ja nykyään mikroprosessoreita löytääkin lähesmistä vain. Tässä projektissa käytetty prosessori on nopeutensa puolesta kilpailukykyinen, ja siitä löytyy useita eri rajapintoja. Jatkossa tietokonekortille on myös tulossa WiMAX-tuki, joka lisää tukiaseman tulevaisuuden arvoa asiakkaalle. Projektiin valittu Freescalen MPC8321E-prosessori on PowerPC-arkkitehtuuriin perustuva ja juuri markkinoille ilmestynyt. Tämä toi mukanaan lisähaasteen, sillä kyseisestä prosessorista ei ollut vielä kaikkea tietoa saatavilla. Mekaniikka toi omat haasteensa mukanaan, sillä se rajoitti piirilevyn koonniin, että ylimääräistä piirilevytilaa ei juurikaan jäänyt. Tämän takia esimerkiksi DDR-muistit olivat haastavia reitittää, sillä muistivetojen on oltava melko samanpituisia keskenään. Käyttöjärjestelmänä projektissa käytetään Linuxia. Suunnittelu alkoi keväällä 2007 ja toimiva prototyyppi oli valmis alkusyksystä. Prototyypin testaus osoitti, että tietokonekortti kykenee täyttämään kaikki asiakkaan vaatimukset. Prototyypin testauksessa löytyneet viat ja optimoinnit on tarkoitus korjata tuotantomalliin, joten se antaa hyvän pohjan jatkosuunnittelua varten.

Protocol Specific Embedded Operating System

Sulautettujen järjestelmien määrä kuten niiden sisältämä älykkyyskin ovat viime vuosina kasvaneet merkittävästi. Sulautettujen ohjelmistojen yleistymistä ja monipuolistumista on edesauttanut sulautettujen laitteistojen prosessointitehon merkittävä kehittyminen, jonka myötä entistä vaativampien ohjelmistojen totetuttaminen sulautetusti on mahdollistunut. Seuraavana sulautettujen järjestelmien kehitysaskeleena on nähtävissä järjestelmien kommunikointikyvyn paraneminen ja siten uusien ja uudentyyppisten sulautettujen ratkaisujen toteuttaminen. VTT on päättänyt tutkia sulautettujen järjestelmien kommunikointia ja kehittää sulautettun protokolla-alustan. Tutkimuksen perusta on CVOPS protokollajärjestelmä, jota jatkokehittämällä pyritään toteuttamaan sulautettu protokollajärjestelmä, µCVOPS. Tässä diplomityössä esitetään kommunikaation sulautetulle järjestelmälle asettamia vaatimuksia, järjestelmän suunnittelu ja prototyypitys sulautetulla laitteistolla. Prototyypitykseen on käytetty sulautettua DragonBall mikrokontrolleria jonka käyttöjärjestelmänä käytettiin sulautettua Linux:a. Tälle alustalle on tehty CVOPS:sta modifioitu versio, jolla µCVOPS:ia pystytään simuloimaan.

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.

Conceptual Design of Embedded Weather Display

The objective of this thesis work is to describe the Conceptual Design process of an embedded electronic display device. The work presents the following sub processes: definition of device specifications, introduction to the technological alternatives for system components and their comparison, comparative photometric measurements of selected display panels, and the design and building of a functional concept prototype. This work focuses mainly on electronics design, albeit the mechanical issues and fields of the software architecture that significantly affect the decisions are also discussed when necessary. The VESA Flat Panel Display Measurement (FPDM) 2.0 Standard was applied to the appropriate extent into photometric measurements. The results were analyzed against the requirement standards of a customer-specific display development project. An Active Matrix LCD was selected as the display of concept prototype, but also the excellent visual characteristics of Active Matrix OLED technology were noted. Should the reliability of the OLED products be significantly improved in the future, utilizing such products in the described application must be reconsidered.

Ohjelmistotuotannon menetelmien käyttö sulautetuissa järjestelmissä

Sulautettujen järjestelmien tekemisessä käytettävät metodit ovat moninaiset. Tämä johtuu siitä, että sulautettuja järjestelmiä on tuhansia erilaisia, sekä laitteiston ja ohjelmiston rakentamisen eroavaisuuksista. Sovellukset vaihtelevat kännyköistä aina avaruusluotaimiin. Näihin projekteihin on sovellettu metodeita joita ei ole alun perin suunniteltu laitteiston ja ohjelmiston yhteissuunnitteluun ja toteuttamiseen. Ohjelmistotuotannon menetelmistä oikean valinta nimenomaan tietylle sulautetulle järjestelmälle on haasteellista. Viimeisimpinä ovat tulleet erilaiset ketterät menetelmät ja niitäkin on olemassa useita erilaisia. Ketteriä ja perinteisempiä ohjelmistotuotannon menetelmiä esitellään tässä kandidaatin työssä. Tässä työssä on tarkoituksena selvittää mitkä olisivat parhaiten soveltuvia sulautetun järjestelmän projektille.

Ketterien menetelmien hyödyntäminen sulautettujen järjestelmien kehityksessä

Sulautettujen järjestelmien projekti voidaan toteuttaa monella tavalla. Projektiin liittyy aina ohjelmiston, sekä laitteiston kehittäminen. Ohjelmiston suunnittelulla on suuri painoarvo ja tämä näkyy erityisesti varsinkin kulutuselektroniikassa. Kannettavien laitteiden räjähdysmäisesti lisääntynyt myynti ja käyttö ovat tuoneet markkinoille lisää rahaa ja mielenkiintoa. Tästä johtuen markkinoille tulee joka vuosi entistä kehittyneempiä laitteita. Laitteiston kehittymisen sekä asiakkaiden vaatimusten lisääntyessä ohjelmistojen koko on kasvanut. Tämä on luonut tarpeen myös sulautettujen järjestelmien projekteille ottaa käyttöön jokin tietty metodi ohjelmistojen tuotannossa. Ongelmana on kuitenkin se, että sulautettujen järjestelmien projekteihin on sovellettu metodeita, joita ei ole alun perin suunniteltu laitteiston ja ohjelmiston yhteissuunnitteluun ja toteuttamiseen. Miten voidaan valita oikea metodi sulautettujen järjestelmien projektiin? Tässä työssä esitellään perinteisiä ohjelmistotuotannon metodeita, sekä keskitytään eri ketterien metodien tutkimiseen. Tämä työ selvittää mikä vaikuttaa metodin valintaan sulautetun järjestelmän projektille. Tässä tutkimuksessa päädytään siihen johtopäätökseen, että sulautetuin järjestelmän suunnittelussa ja toteutuksessa ketterien menetelmien käyttö parantaa projektin mahdollisuutta onnistua täyttämään asiakkaan vaatimukset. Ketterien menetelmien käyttö ei poista tarvetta kehittää menetelmää, joka lähtökohtaisesti ottaa huomioon laitteiston ja ohjelmiston yhteissuunnittelun.

42 V:n järjestelmät raskaassa kalustossa

Tämä insinöörityö tehtiin PKC Group Oy:lle. Työssä selvitettiin alan tutkimusten ja kirjallisuuden avulla 42 voltin käyttöjännitteen käyttöä raskaassa kalustossa. Korotettuun käyttöjännitteeseen siirtymistä on kaavailtu jo pitkään, ja yksi työn tarkoituksista onkin selvittää, mikä on järjestelmien nykytilanne. Insinöörityössä tarkastellaan 42 voltin käyttöjännitteen eri osa-alueita. Työssä tutkitaan uuden käyttöjännitetason tuomia uusia ongelmia. Työssä selvitetään komponenttien ero nykyisiin käyttöjännitetasojen komponentteihin ja samalla komponenttien saatavuutta, komponenttien kestävyyttä ja kustannuksia. Aihealueeseen liittyy myös uuden käyttöjännitetason mahdollistamat uudet sovellukset ajoneuvoissa, kuten yhdistettu käynnistin-laturi, täysin sähköiset ohjaus, ja jarrutusjärjestelmät ja täysin sähköinen ilmastointi. Työssä tarkastellaan uusien sovellusten tuomia etuja ja haittoja nykyisiin järjestelmiin verrattuna. 42 voltin järjestelmä vaatii yleistyäkseen standardin, jonka puitteissa ajoneuvoteollisuus voi toimia ja kehittää tuotteittaan. Työn lopputuloksena lukija saa käsityksen, missä tällä hetkellä ajoneuvoteollisuuden ja nimenomaan raskaan kaluston tutkimus korotetun käyttöjännitteen osalta etenee.

ERP-järjestelmät pilvipalveluna

Työssä tutkitaan ERP-järjestelmää pilvipalveluna. Tutkimusmenetelmänä on käytetty kirjallisuuskatsausta. Työn tavoitteena on antaa lukijalle kuva siitä, mitä käsitteellä ERP-pilvipalveluna tarkoitetaan, miten se eroaa perinteisestä ERP–järjestelmästä sekä analysoida hyötyjä ja haittoja molemmissa ratkaisuissa. ERP-pilvipalvelulla tarkoitetaan ostettua palvelua, jota hallinnoi ja ylläpitää ulkopuolinen yritys. Järjestelmän käytöstä maksetaan kiinteä kuukausittainen maksu ja käyttäjämääriin perustuva maksu. Yrityksen käyttäessä ERP-pilvipalvelua sen ei tarvitse investoida laitteisiin. ERP-pilvipalvelu voi olla toteutettuna yritykselle varatussa yksityisessä pilvessä tai julkisessa pilvessä. Pilvipalveluna toteutettu ERP tekee kustannusten arvioinnin helpommaksi lyhyellä aikavälillä sen maksurakenteen takia. Pieni alkuinvestointi kannustaa ERP-pilvipalvelun käyttöön varsinkin pienissä yrityksissä. Isot yritykset kuitenkin suosivat perinteisiä ERP–ratkaisuja niiden paremman muokattavuuden takia. Suurin osa ERP–järjestelmistä on perinteisiä ratkaisuja. Yritykset pitävät pilvipalveluna toteutetun ERP:n suurimpana haasteena tietoturvariskejä. ERP-pilvipalvelu tekee yrityksen enemmän riippuvaiseksi palveluntarjoajasta.

UKJ ja avoimen lähdekoodin järjestelmät

Petteri Kivimäen esitys Kansalliskirjaston kirjastoverkkopalveluiden Asiantuntijaseminaarissa 26.11.2013 Helsingissä.

Ilmataisteluhävittäjien IRST - järjestelmät

Ilmataisteluhävittäjien häiveominaisuudet ja mikroaaltotaajuusalueen elektronisen sodankäynnin keinot ovat kehittyneet voimakkaasti. Sen seurauksena on noussut tarve muille sensoreille mikroaaltotutkan rinnalle. IRST-järjestelmät, joita tässä tutkielmassa tarkastellaan, ovat olleet yksi ratkaisu. Tutkielman tavoite on selvittää, mikä on IRST-järjestelmä, mihin ilmataisteluhävittäjiin ja minkälaisia järjestelmiä on asennettu. Tutkielma on toteutettu kirjallisuustutkimuksena analysoimalla julkisista lähteistä kerättyä aineistoa. Järjestelmän määrittelyssä ja teknisessä tarkastelussa käytettiin kirjallisuuslähteitä. Yksittäisten järjestelmien ja asennuslavettien tarkastelussa käytettiin sähköisiä lähteitä. IRST-järjestelmät ovat passiivisia infrapunasensoreita, jotka kykenevät havaitsemaan, seuraamaan ja osoittamaan asejärjestelmille maaleja pitkiltä etäisyyksiltä. Järjestelmät muodostavat automaattisesti maalista kolmiulotteisen sijainnin aselavettiin ja maapalloon nähden. IRST-järjestelmissä on ilmataistelututkien tavoin monia toimintamoodeja ja niiden tieto pystytään yhdistämään muiden sensoreiden tietoihin tilannekuvan muodostamiseksi. IRST-järjestelmiä on asennettu hävittäjiin 1960-luvulta lähtien. Niitä on pääosin asennettu venäläiseen kalustoon, mutta erityisesti viime aikoina myös eurooppalaiseen ja amerikkalaiseen kalustoon. Niiden tarkkuus ja havainnointietäisyys on kasvanut huomattavasti ja ne ovat nykyään joiltain osin jopa ilmataistelututkien veroisia. Perinteistä ilmataistelututkaa vastaan suunnitellut vastatoimet eivät toimi IRST-järjestelmiä vastaan ja ne mahdollistavat tilannekuvan luomisen passiivisesti. IRST-järjestelmät tulevat olemaan tulevaisuudessa osa ilmataisteluhävittäjien sensorikokonaisuutta ja Ilmavoimien tulevassa

Turva- ja opastevalojen ryhmävalvontakeskus

Tämä insinöörityö on dokumentti projektista, joka on tehty SF-Design Oy:n nimissä asiakasprojektina. Työssä käydään läpi turva- ja opastevalojen ryhmävalvontayksikön elektro-niikkasuunnittelu ja siihen tarvittavan mikrotietokoneen ohjaamiseen tarvittavan ohjelman suunnittelu ja kirjoittaminen. Työ jakautuu karkeasti jaoteltuna neljään osa-alueeseen. Ensiksi käydään läpi laitteiston elektroniikkasuunnittelu ja siihen liittyvää teoriaa. Seuraavaksi työssä käsitellään mikrotietokoneiden ohjelmistokehitystä ja käydään läpi työssä suunniteltu ja laadittu ohjelmisto STMicroelectronicsin ST62T10C-prosessorille. Lopuksi ennen suunnittelu- ja kehitysympäristöjen esittelyä käsitellään suunnitellun laitteiston testaus-, käyttö- ja asennustoimenpiteet. Aivan aluksi esitellään projektissa toteutettuun laitesuunnitteluun vaikuttaneet asiakkaan antama spesifikaatio ja 13.2.2003 voimaan astunut Euroopan parlamentin ja neuvoston asettama RoHS-direktiivi. Direktiivi vaikutti elektroniikkasuunnitteluun komponenttien valinnan osalta. Direktiivin mukaan sen voimaanastumispäivän jälkeen ei saa käyttää komponentteja, jotka sisältävät ympäristölle ja ihmisille vaarallisia aineita. Elektroniikkasuunnitteluosiossa suunnittelu on jaettuna toiminnallisiin osiin. Osiossa käy-dään läpi virtamuuntajien kalibrointi sekä jännitevahvistimen suunnittelu ja simulointi. Ky-seisessä osiossa käsitellään vielä prosessorin vaatimat erityiskytkennät, vikailmoitus-led-valojen ohjaukseen tarvittava kytkentä sekä ennen laitteiston vaatimien käyttöjännitteiden suunnittelua laitteistoon tarvittavien potentiovapaitten lähtöjen toteutus. Ohjelmistokehi-tysosiossa pohditaan mikrotietokoneen ohjelmoinnin perusteita, ennen kuin projektissa laadittua ohjelmaa käydään läpi. Projektissa laadittua koodia ei sen salaisuuden takia käydä yksityiskohtaisesti läpi tässä työssä. Projektissa käytettiin elektroniikkasuunnittelussa PADS-ohjelmistoja PowerLogic ja PowerPCB. Lisäksi käytettiin vahvistinkytkennän simulointiin OrCADin Capture CIS -ohjelmaa. Projektin työläimpään vaiheeseen, ohjelman suunnitteluun, kehitykseen ja kirjoittamiseen käytettiin Raisonancen STMicroelectronicsin mikrotietokoneille kehittämää ohjelmistokehitysympäristöä RIDE -ohjelmistoa. Elektroniikkasuunnittelussa käytetyt oh-jelmistot ovat hyvin yleisesti teollisuuden käytössä.