Techn. University, Diss., 2002--Berlin.

Essen, University, Diss., 2005--Duisburg.

Nürnberg, University, Diss., 2006--Erlangen.

Aufgrund der wachsenden Ressourcen heutiger FPGAs, durch neue technologische Entwicklungen, erschließen sich immer neue Einsatzmöglichkeiten.Beispielsweise wächst der Wunsch, ein vollständiges System in einem einzigen Chip einzubringen. Die sogenannten Systems-on-Chip (kurz SoC) bestehen dabei aus einem Prozessor, einen Bussystem, Schnittstellen zu externen Speichern und anderen Peripheriegeräten. Die Firma Xilinx bietet mit ihrer Software EDK eine IP-Core Bibliothek an, mit der es möglich ist, ein komplettes SoC für einen FPGA zu synthetisieren. Die Xilinx-IP-Core-Bibliothek benutzt dabei den Soft-Prozessor MicroBlaze als μP. Die IP-Core Bibliothek von Xilinx ist nicht Open-Source und zu ihrer Benutzung werden Lizenzgebühren verlangt. In dieser Arbeit wird eine neue IP-Core Bibliothek bereitgestellt, welche Open-Source ist und damit frei einsehbar und frei verwendbar ist. Die neue IP-Core Bibliothek wird durch diese Arbeit in den Workflow des Xilinx-EDK eingebunden und ist somit komfortabel benutzbar. Als Grundlage dient die IP-Core Bibliothek der Firma Gaisler Research, auch genannt Gaisler Research Library (kurz GRLIB). Die GRLIB besitzt eine Vielzahl von IP-Cores unter denen, für jeden IP-Core der Xilinx Bibliothek, ein Ersatz gefunden werden konnte. Die GRLIB setzt als μP auf den LEON3-Prozessor. Der LEON3-Prozessor wurde nach den Spezifikationen der SPARC entworfen und ist ein höchst flexibler und konfigurierbarer Soft-Prozessor. In dieser Arbeit wurde weiterhin das SnapGear-Linux evaluiert, welches auf dem LEON3- Prozessor mit Komponenten der GRLIB ausgeführt werden kann.

Ziel der Diplomarbeit ist es, Verfahren zur Analyse und Bewertung von Konfigurationen im Entwurfssystem RODOS (Reuse-Oriented Design Of Embedded Systems) zu entwickeln und zu untersuchen. Die Bewertung von Konfigurationen wird grundlegend definiert und praktisch in RODOS realisiert. Dazu erfolgt die Einführung nichtfunktionaler Eigenschaften und Anforderungen für Konfigurationen. Zur Analyse von Konfigurationen werden verschiedene Attributmethoden entwickelt. Weiterhin wird ein Algorithmus zur Ablaufplanung vorgestellt. Die Resultate der Analyse und Bewertung werden zum besseren Vergleich verschiedener Konfigurationen in der Arbeitsumgebung von RODOS visualisiert. Die Verfahren finden in einem Fallbeispiel Anwendung.

In der Automatisierungstechnik sind Fernzugriffe auf Geräte und Anlagen bereits heute eine wesentliche Anwendung der Teleautomation. Zum Einsatz kommen dabei Teleservice-Systeme unter Nutzung analoger oder digitaler Wählleitungen oder in letzter Zeit auch Web-Verbindungen. Diesen konventionellen Systemen gemeinsam ist die Online-Verbindung zum Zielsystem. Mobile Agenten, die ebenfalls zu den Web-Technologien zu zählen sind, können zukünftig die Technologie der Fernzugriffe innerhalb der Automatisierungstechnik deutlich verbessern. Speziell für die Anwendung mobiler Agenten in der Automatisierungstechnik wird in dieser Arbeit ein sogenannter mobiler Fernzugriff-Agent beschrieben. Ein sehr großer Teil der Automatisierungsgeräte und Systeme ist dem Bereich der eingebetteten Systeme zuzurechnen. Die Agenten-Fähigkeit dieser Systeme, d. h. die Anbindung an ein Netzwerk und die Integration einer Agenten-Plattform, wird eingehend diskutiert. Ein Agenten-System für den Fernzugriff wird definiert und dessen Entwurf, die Entwicklung und eine Testmöglichkeit werden eingehend erläutert. Ein derartiges System besteht aus der Benutzer-Schnittstelle, einem Agenten-Portal und entsprechend ausgerüsteten Zielsystemen. Als Programmiersprache des Agenten wird Java mit einer Java Virtual Machine als Ausführungsumgebung als am besten geeignet befunden. Eine große Schwierigkeit besteht darin, für ein bestimmtes eingebettetes System eine passende Java Virtual Machine (JVM) zur Verfügung zu haben. In der Praxis ist in der Regel die Portierung einer vorhandenen JVM notwendig. Für die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit wurde die Kertasarie-JVM ausgewählt und für den 16-Bit-Mikrocontroller Infineon C167 unter dem Echtzeit-Betriebssystem EUROS® portiert. Abschließend werden vier mögliche Anwendungsgebiete eines Fernzugriff-Agenten für die Automatisierungstechnik näher beschrieben. / In automation technology remote access to single devices or plants is already a significant application for teleautomation today. Systems of teleservice by use of analog or digital switched line and lately web links are applied for these purposes. Common to all these conventional systems is an online link to the destination system. Mobile agents that also belong to web technologies can explicitly improve the techniques of remote access within automation in the very near future. Especially for applications of mobile agents in automation in this scientific treatise a so called „Remote Access Agent“ is defined. The major part of automation devices and systems belongs to the group of embedded systems. The ability of embedded systems to deal and operate with mobile agents is treated in detail also the network link and the integration of an agent operation platform. An agent system for remote access is defined and its design, development and test surrounding are described. Such an agent system is defined to consist of a user interface, an agent control unit and especially equipped destination systems. As a programming language for the agent itself Java and for its execution surrounding a Java Virtual Machine were selected to be suitable best for this agent system. A great problem is to have a suitable Java Virtual Machine available for a given specific embedded system. In practice normally a conversion of an existing JVM is necessary. For the investigations during this work the Kertasarie Java Virtual Machine was selected and converted for the 16 bit microcontroller Infineon C167 and the EUROS® real time operating system. Finally four potential applications in automation technology for a remote access agent are described in detail.

This thesis covers the work to combine the two worlds of the hardware platform of the BLACKfin by Analog Devices and the software based on the eCos operating system to provide a foundation for embedded real-time applications to build on to benefit from the best aspects of both. This document will therefore outline the main objectives of this thesis followed by an overview of the functionality provided by eCos and the BLACKfin. It will further outline the steps required to combine both by porting the hardware abstraction layer and device drivers for the BLACKfin architecture to eCos. Prior to detailing selected implementations of particular code segments of special interest this thesis will outline the design and concept considerations involved and the conclusion drawn in order to provide a working HAL. After describing the current state of the hardware abstraction layer port conducted as part of this thesis this document will provide an evaluation of the implementation itself the benefits as well as possible limitations. To provide a conclusion to the work outlined in this document further possible questions of interest for future work based on the results of this thesis will be provided.

Presentation held on the 123. Unix-Stammtisch. It contains information about the usage of Linux on embedded systems. The boot process of Linux, the design of an embedded system environment and small libraries and tools are discussed in detail. / Vortrag zum 123. Unix Stammtisch der TU-Chemnitz. Befasst sich mit dem Entwurf und Betrieb von eingebetteten Systemen mit dem Betriebssystem Linux. Von der D-Box bis zur Linux-Armbanduhr, der Linux-Boot Prozess, Aufbau einer Linuxumgebung undminimalistisches Bibiotheken.

In this paper we present a dataflow processor architecture based on [1], which is driven by controlflow generated tokens. We will show the special properties of this architecture with regard to scalability, extensibility, and parallelism. In this context we outline the application scope and compare our approach with related work. Advantages and disadvantages will be discussed and we suggest solutions to solve the disadvantages. Finally an example of the implementation of this architecture will be given and we have a look at further developments. We believe the features of this basic approach predestines the architecture especially for embedded systems and system on chips.

In Verbindung mit eingebetteten Systemen spielte Sicherheit in der Vergangenheit eher eine untergeordnete Rolle. Im Vordergrund standen vorhersagbare Ausführungszeiten und der finanzielle Rahmen. Aufgrund der zunehmenden Vernetzung und der Konzentration mehrerer Anwendungen auf einen Prozessor gewinnt dieser Gesichtspunkt jedoch stärker an Bedeutung. Der Blackfin-Prozessor des Herstellers Analog Devices, welcher die Konzepte von Mikrocontroller und digitalem Signalprozessor in sich vereint, entspricht diesem Trend, indem er die Möglichkeit des Speicherschutzes integriert. Das Betriebssystem uClinux wurde speziell auf die Bedürfnisse von eingebetteten Systemen angepasst, da es im Gegensatz zu Linux keinen virtuellen Speicher unterstützt. Es wurde zwar bereits auf die Architektur des Blackfin Prozessors portiert, verfügte jedoch bisher nicht über nennenswerte Mechanismen zum Schutz des Speichers. Der Hauptteil dieser Diplomarbeit besteht deshalb darin, Linux’ Speicherverwaltung zu analysieren, einen ähnlichen Ansatz in uClinux zu implementieren und schließlich den Einfluss auf die Leistung des Systems zu ermitteln. Die entstandene Realisierung schützt sowohl den Speicher einzelner Prozesse als auch den des Betriebssystemkerns. Obwohl die Lösung im Moment noch prototypischen Charakter besitzt, ist sie bereits voll funktionsfähig. Des Weiteren diskutiert die Arbeit auch den Ansatz des alleinigen Kernel-Schutzes und unterbreitet einen Vorschlag zur Verringerung der Interrupt-Latenzzeit. / In the past, embedded system’s security has been often omitted in order to trade it for system cost and more predictable execution timings. Due to the pressure induced by increased networking and multitasking, this issue is getting more important. Therefore, Analog Devices’ Blackfin processor, which combines capabilities of signal processing and controlling, additionally provides means for memory protection. The operating system uClinux, which is especially suitable for embedded systems because support for Virtual Memory has been removed, has already been ported to the Blackfin architecture, but still lacks support for memory protection. Thus, the main effort of this thesis consists of analysing Linux’s memory management, reimplementing similar approaches into the uClinux kernel, and measuring the resulting overhead. The implemented protection scheme does secure both particular processes and kernel space. Even if it is still in a prototypical state, memory protection is fully functional. In addition, approaches for exclusive kernel protection and reducing interrupt latency are discussed.