Integrace bezpečnostního certifikovaného operačního systému reálného času PXROS-HR s robotickým systémem ROS2.
Integration of the safety certified PXROS-HR real-time operating system in ROS2 robotic system.
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Jakub Zahradník
Vedoucí práce
Daňhel Martin
Oponent práce
Knížek Roman
Studijní obor
Návrh a programování vestavných systémůStudijní program
InformatikaInstituce přidělující hodnost
katedra číslicového návrhuPráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato diplomová práce poskytuje komplexní analýzu robotického operačního systému (ROS) 2, včetně jeho architektury, komunikačních vzorů a konceptů, a také jeho využití Data Distribution Service (DDS) jako middlewaru pro sdílení dat. Dále se práce zabývá Micro-ROS, odlehčenou verzí ROS 2 navrženou pro provoz na mikrokontrolérech s omezenými zdroji. Práce se věnuje architektuře, vlastnostem a vhodnosti Micro-ROS pro použití ve vestavných systémech. Následně práce rozebírá využití PXROS-HR, operačního systému reálného času (RTOS), v navrhovaném řešení. Navrhované řešení zahrnuje vytvoření vlastní statické knihovny pro Micro-ROS a implementaci mutex tasku pro bezpečný přístup k datům. Práce představuje strukturu projektu včetně konfigurací, linker souborů a popisuje implementaci vlastních alokátorů a vlastního transportu pro Micro-ROS. Práce také obsahuje ukázky vícevláknových publisher-subscriber a vícejádrových publisher-subscriber aplikací pro Micro-ROS, které ukazují proveditelnost a efektivitu navrhovaného řešení. Dále je vyhodnoceno navržené řešení provedením jednoho testu pro každé demo, který zahrnuje publishing a subscribing k topicu, vytvoření servisního serveru pro vzdálené procedury a distribuci práce na více úloh nebo jader. Výsledky ukazují, že navrhované řešení dosahuje bezpečného přístupu k datům a umožňuje efektivní komunikaci v prostředích s omezenými zdroji. This master's thesis provides a comprehensive analysis of the Robot Operating System (ROS) 2, including its architecture, communication patterns, concepts, and use of the Data Distribution Service (DDS) as a middleware for data sharing. Additionally, the thesis explores Micro-ROS, a lightweight version of ROS 2 designed to run on microcontrollers with limited resources. This work focuses on analyzing the Micro-ROS's architecture, features, and suitability for embedded systems use. Additionally, the thesis explores using PXROS-HR, a real-time operating system (RTOS), in the proposed solution. The proposed solution involves building a custom static library for Micro-ROS and implementing a mutex task for thread-safe data access. The project structure is presented, including configurations and linker files, and describes the implementation of custom allocators and custom transport for Micro-ROS. The thesis also includes demonstrations of multithread publisher-subscriber and multicore publisher-subscriber for Micro-ROS, showcasing the proposed solution's feasibility and effectiveness. Furthermore, the proposed solution is evaluated by conducting one test for each demo, including publishing and subscribing to a topic, creating a service server for remote procedures, and distributing work to multiple tasks or cores. The results demonstrate that the proposed solution achieves thread-safe data access and enables efficient communication in resource-constrained environments.