Οι ανάγκες της εποχής μας για πληροφορία και επικοινωνία ανά πάσα στιγμή και σε οποιοδήποτε μέρος έχουν οδηγήσει στην ανάπτυξη ολοένα και μικρότερων, αλλά παράλληλα και ισχυρότερων, φορητών συσκευών. Η τελευταία λέξη της τεχνολογίας αφορά υπολογιστές τσέπης (Pocket PC) σε μέγεθος κινητού τηλεφώνου, οι οποίοι φέρουν ισχυρό υπολογιστικό κύκλωμα, πολλαπλές δυνατότητες δικτύωσης/επικοινωνίας και ένα λειτουργικό σύστημα (Windows CE/Windows Mobile) που επιτρέπει την ανάπτυξη πληθώρας εφαρμογών. Ενδεικτικά αναφέρονται μερικές χρήσεις των Pocket PC ως κινητά τηλέφωνα, ως συσκευές αναπαραγωγής πολυμεσικών αρχείων (ήχου/εικόνας), ως προσωπικές ατζέντες, ως συσκευές πλοήγησης κ.ά. Στην διπλωματική εργασία θα περιγράψουμε λεπτομερώς το λειτουργικό σύστημα, τα τεχνικά χαρακτηριστικά των Pocket PC και τις δυνατότητες τους. Επίσης θα παρουσιάσουμε τα περιβάλλοντα υλοποίησης εφαρμογών για τις πλατφόρμες αυτές. Μια άλλη τεχνολογία που και αυτή έχει εισβάλλει πρόσφατα στη ζωή μας είναι το Σύστημα Εντοπισμού Θέσης (GPS - Global Positiong System). Το GPS χρησιμοποιεί δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη για την εύρεση του στίγματος και για την ακριβή μέτρηση χρόνου. Αν και αναπτύχθηκε για στρατιωτικούς σκοπούς, πλέον χρησιμοποιείται κατά κόρον από απλούς πολίτες. Οι εφαρμογές του GPS ποικίλουν από την πλοήγηση μέσα σε μια πόλη μέχρι την ορειβασία και από το κτηματολόγιο μέχρι την ωκεανογραφία. Η τεχνολογία στις μέρες μας επιτρέπει την κατασκευή GPS δεκτών πολύ μικρού μεγέθους και με δυνατότητα επικοινωνίας με διάφορα είδη υπολογιστών, συμπεριλαμβανομένων και των Pocket PC. Με το κατάλληλο πρόγραμμα στο Pocket PC έχουμε τη μοναδική δυνατότητα να επεξεργαζόμαστε εν κινήσει τα χωρικά δεδομένα του δέκτη. Στην εργασία θα περιγράψουμε αρχικά την τεχνολογία του GPS και στην συνέχεια το πρωτόκολλο εξαγωγής δεδομένων από το GPS δέκτη. Στην τρίτη φάση της εργασίας καλούμαστε στην έμπρακτη υλοποίηση του συνδυασμού των 2 τεχνολογιών. Πιο συγκεκριμένα θα επιχειρήσουμε να υλοποιήσουμε μια Windows Mobile εφαρμογή που θα τρέχει σε ένα Pocket PC και θα χρησιμοποιεί τα δεδομένα από το GPS δέκτη, καθώς και άλλη σχετική πληροφορία, για να καταγράψει την σήμανση του οδικού δικτύου. / In our modern society the continuous need for information and communication has led to the development of even smaller, but at the same time and more powerful, mobile devices. State of the art technology introduces pocket computers (Pocket PC) with size similar to a cell-phone, including powerful processing circuits, multiple capabilities of networking and an operating system (Windows CE/Mobile) capable for developing a broad range of applications. Pocket PCs can be used as sophisticated cell-phones, multimedia reproduction devices (picture, sound and video), personal organizers, city navigators and more. In this master thesis, we will describe in detail this operating system, the technical characteristics of Pocket PCs and their capabilities. We will also present the software development kits (SDKs) available for these devices. Another achievement of technology which has invaded recently in our lives is the Global Positioning System (GPS). GPS uses satellites orbiting the earth, to find our current location on Earth and for precise time calculation. At start it had only military use, but nowadays it is used extensively by citizens for civilian purposes. The applications of GPS vary from navigating through a city to oceanography. Modern technology is able to manufacture small GPS receivers with the capability to connect to a number of devices, including Pocket PCs. With the appropriate program running on the Pocket PC, we have the unique possibility to process territorial data on the go. In our thesis we will describe the GPS system and the protocol responsible for exporting data from a GPS receiver.

Τα ενσωματωμένα υπολογιστικά συστήματα έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο τα τελευταία χρόνια, όχι μόνο σε βιομηχανικές ή άλλες εξεζητημένες εφαρμογές αλλά και στην καθημερινότητα μας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία είναι φτηνότερη, ευέλικτη και λιγότερο ενεργοβόρος σε σχέση με τα αντίστοιχα ηλεκτρονικά κυκλώματα που χρησιμοποιούνταν παλιότερα. Η παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφει αναλυτικά τη διαδικασία για τη σωστή ρύθμιση του συστήματος μας και την μεταγλώττιση (compilation) του πυρήνα του Linux προκειμένου να τρέχει χωρίς προβλήματα πάνω στην FPGA πλακέτα της Xilinx, Virtex 5. Σαν επεξεργαστή επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε τον soft - core επεξεργαστή της Xilinx microblaze,προσθέτοντας σαν επιπλέον περιφερειακά την οθόνη TFT καθώς και την θύρα PS/2. Στη συνέχεια προκειμένου να καταδείξουμε τις δυνατότητες που έχει το σύστημα που “χτίσαμε”, εγκαταστήσαμε γραφικό περιβάλλον με ορισμένες εφαρμογές και εκτελούμε κρυπτογραφικές συναρτήσεις από το terminal του λειτουργικού μας. / The embedded computer systems have recently started to be present in a number of implementations, not only in the industrial setting but also in normal life applications. This is due to the fact that this particular technology is cheaper, more efficient and less power - consuming than its dedicated electronic counterparts. In this diploma thesis we will study the process for the proper configuration of our system and the compilation of Linux Kernel in order to have a completely functional embedded system on the Xilinx' s FPGA board, Virtex 5. We used the Microblaze soft - core processor and we added the TFT monitor and the PS/2 port as extra components to our system. Furthermore in order to present the capabilities of our system, we added the Nano - X graphical user interface and we run cryptographic algorithms through the terminal of the operating system.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη εφαρμογής για λειτουργικό σύστημα Android, για την ανίχνευση της υπνικής άπνοιας. Αρχικά μελετάται η υπνική άπνοια σαν υπνική διαταραχή, οι διάφορες κατηγορίες της, συμπτώματά της και οι τρόποι θεραπείας της. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά στις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές για τη διάγνωση αυτής της ασθένειας καθώς και τα βασικά κριτήρια που πρέπει να πληρούν οι συσκευές αυτές, όπως αυτά διαμορφώθηκαν από διεθνείς οργανισμούς που ασχολούνται με την μελέτη των ασθενειών του ύπνου. Έπειτα παρουσιάζεται το λειτουργικό σύστημα Android, αναλύεται η αρχιτεκτονική του καθώς και η αρχιτεκτονική των εφαρμογών που Η υπνική άπνοιααναπτύσσονται για αυτό το λογισμικό. Παρουσιάζεται η πλατφόρμα ανάπτυξης Eclipse καθώς και οι επιπρόσθετες δυνατότητες που αποκτά με την προσθήκη του πακέτου Android SDK. Τέλος παρουσιάζονται βασικά παραδείγματα εφαρμογών ώστε να μπορεί ο αναγνώστης να εξοικειωθεί με βασικές δομές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη της παρούσας εφαρμογής. Παρουσιάζεται επίσης η λογική της εφαρμογής που αναπτύχθηκε. Βασικές αρχές για την ψηφιακή επεξεργασία σήματος όπως αυτές χρησιμοποιήθηκαν για την επεξεργασία του σήματος της αναπνοής που αναλύεται αυτόματα από την εφαρμογή και τέλος ο μηχανισμός εξαγωγής του τελικού συμπεράσματος, δηλαδή ο τρόπος με τον οποίο η εφαρμογή πραγματοποιεί την τελική της διάγνωση. / The subject of this diploma thesis is the development of an Android application, which is capable to diagnose sleeping apnea. Firstly, there is an extended presentation of sleeping apnea as a sleep disorder. The categories in which sleeping apnea can be divided. Its symptoms and the ways of healing this disorder. Moreover, portable devices for the diagnosis of this disorder are been represented and referred the goals that these devices have to achieve, as they formed by international organizations, which are occupied with the analysis of sleeping disorders. Then the operating system Android is been analyzed, in the domain of its architecture and the structure of an Android application. Furthermore, eclipse IDE is been represented and the further capabilities that it is gain with the installation of the Android SDK. In the last section of this diploma thesis there are some basic example application, which help the primer to acquaint with the structure that are used in the main program of developed application.

Εγχειρίδιο χρήσης της Android εφαρμογής WhatWhereWho και παρουσίαση διαδικασίας υλοποίησής της. / Manual for the Android application WhatWhereWho and description of the process needed for its implementation.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων αποτελούν μία πρωτοποριακή τεχνολογία που ήρθε στο προσκήνιο πριν από μία περίπου δεκαετία. Η καινοτομία της τεχνολογίας αυτής έγκειται στη συνεργασία μεγάλου αριθμού κόμβων περιορισμένων πόρων χαμηλής κατανάλωσης ισχύος σε μία μόνο εφαρμογή. Η εργασία αυτή ασχολείται με θέματα ενδιάμεσου λογισμικού σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Συγκεκριμένα, μελετάται το πρωτόκολλο Deluge που αποτελεί τη βασική επιλογή για ασύρματο προγραμματισμό δικτύων αισθητήρων που «τρέχουν» το λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου TinyOS. Παρέχοντας έναν αξιόπιστο και αποδοτικό μηχανισμό διάδοσης δεδομένων μέσω της δυαδικής εικόνας του κώδικα, το Deluge κατέχει ρόλο-κλειδί στη βαθμίδα ενδιάμεσου λογισμικού των ασύρματων δικτύων αισθητήρων. Η μελέτη και κατανόηση του πρωτοκόλλου αυτού επέτρεψε την υλοποίηση σε nesC ενός απλούστερου πρωτοκόλλου που αξιοποιεί τα βασικά χαρακτηριστικά του μηχανισμού μετάδοσης δεδομένων του Deluge. Σε συνέχεια αυτής της υλοποίησης, αξιολογήθηκε εκ νέου η διαδικασία μετάδοσης πραγματοποιώντας δοκιμές τόσο σε πραγματικές τοπολογίες κόμβων αισθητήρων (motes) που υποστηρίζουν το πρότυπο ασύρματης επικοινωνίας IEEE 802.15.4 όσο και σε περιβάλλον προσομοίωσης (TOSSIM). Τα προκύπτοντα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την αποδοτική μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα αισθητήρων αξιοποιώντας το πρωτόκολλο Deluge. Η παρούσα εργασία αποτελείται από έξι κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο παρέχει πληροφορίες για το γνωστικό αντικείμενο της εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία μελέτη στην ερευνητική περιοχή των ασύρματων δικτύων αισθητήρων και στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κόμβου αισθητήρων που υποστηρίζει το πρότυπο IEEE 802.15.4. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η έννοια του ασύρματου προγραμματισμού στα δίκτυα αισθητήρων και μελετάται εκτενώς το πρωτόκολλο Deluge. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η υλοποίηση που έλαβε χώρα και η αξιολόγηση αυτής με τους μηχανισμούς που αναφέρθηκαν παραπάνω. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την εκπόνηση της εν λόγω εργασίας και δίνονται ορισμένες κατευθύνσεις για μελλοντική ενασχόληση με το Deluge και με το ενδιάμεσο λογισμικό στα δίκτυα αισθητήρων γενικότερα. / Wireless sensor networks (WSNs) emerged about a decade ago, representing a new class of computing with large numbers of resource-constrained computing nodes cooperating on a single application. This thesis deals with middleware issues in wireless sensor networks. Specifically, we study Deluge that suggests the de facto over-the-air programming protocol for WSNs working under TinyOS. Providing a reliable and efficient data dissemination mechanism via the binary image of the program code, Deluge plays a key role in the middleware layer of WSNs. Gaining insight into Deluge, we implemented in the nesC programming language a simplified protocol that incorporates the main features of Deluge data dissemination mechanism. This implementation allowed us to evaluate further the propagation procedure of Deluge using a two-mechanism evaluation framework. Carrying out experiments both in real-world deployments being compatible with IEEE 802.15.4 radio and in a simulation environment (TOSSIM), we verified the efficient data propagation in WSNs, using Deluge. This dissertation follows a structure of six chapters. In the first chapter, we give a piece of information about the subject field of this thesis. In the second chapter, we present an overall survey of the research area of WSNs and in the third chapter we examine the basic features of a sensor node (mote) whose wireless communication is based on an IEEE 802.15.4 compliant radio. In the fourth chapter, we discuss network programming in WSNs and we analyze the data dissemination mechanism of Deluge. In the fifth chapter, we discuss our implementation and its evaluation. Finally, in the sixth chapter, we conclude the thesis emphasizing the experience derived from that and we give some directions for future work with Deluge and middleware in WSNs generally.