Migrace a reimplementace funkcí IoT systému reálného času

Jan Mrázek

Migration of an IoT real-time system and reimplementation of some of its functions

Type of document

diplomová práce
master thesis

Author

Jan Mrázek

Supervisor

Kolář Milan

Opponent

Sojka Michal

Field of study

Počítačové inženýrství

Study program

Otevřená informatika

Institutions assigning rank

katedra měření

Rights

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.html
Vysokoškolská 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

Show full item record

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá rešerší a realizací prototypu pro migraci systému inteligentních domů ze stárnoucí koncepce založené na mikrokontroléru na koncepci modernější. Starší koncepce zahrnuje mikrokontrolér založený na jádře ARM Cortex-M4, operační systém FreeRTOS, relativně nízké systémové prostředky a několik implementačních postupů pro jejich šetření. Navrhované řešení používá čip Texas Instruments Sitara AM3358 a Linuxovou distribuci Debian včetně modifikace jádra PREEMPT\_RT. Vývoj je prováděn za pomoci jednodeskového počítače BeagleBone Black. Tato práce čtenáři poskytne popis a vysvětlení konceptů a vnitřních procesů operačních systémů reálného času a Linuxového systému device tree. V práci je popsán proces portování a reimplementace několika různých funkcí z původního systému. Problémy zjištěné během tohoto procesu jsou vysvětleny a jsou zde probrána jejich řešení. U některých reimplementací dochází k razantnímu nárůstu výkonnosti oproti předchozímu řešení - tyto změny jsou naměřeny a jejich dopad je detailněji popsán.

This thesis is dedicated to the research and realization of a prototype for migration of a home automation system from an older, MCU-based design to a more modern solution. The older design is a microcontroller-based, low system resource solution incorporating an ARM Cortex-M4 MCU, the FreeRTOS operating system and various memory-conserving implementation approaches. The new proposed solution includes a Texas Instruments Sitara AM3358 chip and a distribution of Debian Linux patched with the PREEMPT\_RT real-time kernel patch. Development is done using a BeagleBone Black single-board computer. This thesis provides descriptions and explanations of the concepts and inner workings of real-time operating systems and the Linux device tree system. The process of reimplementing and porting of functionalities from the previous project is described, issues are discussed and their solutions explained. Performance gains are measured and explained for some of the newly implemented functionality.