During the design and verification of the Hyperstone S5 flash memory controller, we developed a highly effective way to use the SystemVerilog direct programming interface (DPI) to integrate an instruction set simulator (ISS) and a software debugger in logic simulation. The processor simulation was performed by the ISS, while all other hardware components were simulated in the logic simulator. The ISS integration allowed us to filter many of the bus accesses out of the logic simulation, accelerating runtime drastically. The software debugger integration freed both hardware and software engineers to work in their chosen development environments. Other benefits of this approach include testing and integrating code earlier in the design cycle and more easily reproducing, in simulation, problems found in FPGA prototypes.

In Silizium-Nanokristall-Speichern werden im Gate-Oxid eines Feldeffekttransistors eingebettete Silizium Nanokristalle genutzt, um Elektronen lokal zu speichern. Die gespeicherte Ladung bestimmt dann den Zustand der Speicherzelle. Ein wichtiger Aspekt in der Technologie dieser Speicher ist die Erzeugung der Nanokristalle mit einerwohldefinierten Größenverteilung und einem bestimmten Konzentrationsprofil im Gate-Oxid. In der vorliegenden Arbeit wurde dazu ein sehr flexibler Ansatz untersucht: die thermische Ausheilung von SiO2/SiOx (x < 2) Stapelschichten. Es wurde ein Sputterverfahren entwickelt, das die Abscheidung von SiO2 und SiOx Schichten beliebiger Zusammensetzung erlaubt. Die Bildung der Nanokristalle wurde in Abhängigkeit vom Ausheilregime und der SiOx Zusammensetzung charakterisiert, wobei unter anderem Methoden wie Photolumineszenz, Infrarot-Absorption, spektroskopische Ellipsometrie und Elektronenmikroskopie eingesetzt wurden. Anhand von MOS-Kondensatoren wurden die elektrischen Eigenschaften derart hergestellter Speicherzellen untersucht. Die Funktionalität der durch Sputterverfahren hergestellten Nanokristall-Speicher wurde erfolgreich nachgewiesen. / In silicon nanocrystal memories, electronic charge is discretely stored in isolated silicon nanocrystals embedded in the gate oxide of a field effect transistor. The stored charge determines the state of the memory cell. One important aspect in the technology of silicon nanocrystal memories is the formation of nanocrystals near the SiO2-Si interface, since both, the size distribution and the depth profile of the area density of nanocrystals must be controlled. This work has focussed on the formation of gate oxide stacks with embedded nanocrystals using a very flexible approach: the thermal annealing of SiO2/SiOx (x < 2) stacks. A sputter deposition method allowing to deposit SiO2 and SiOx films of arbitrary composition has been developed and optimized. The formation of Si NC during thermal annealing of SiOX has been investigated experimentally as a function of SiOx composition and annealing regime using techniques such as photoluminescence, infrared absorption, spectral ellipsometry, and electron microscopy. To proof the concept, silicon nanocrystal memory capacitors have been prepared and characterized. The functionality of silicon nanocrystal memory devices based on sputtered gate oxide stacks has been successfully demonstrated.

This work provides overview of creating of a simple driver for the BIOS flash memory by accessing the physical computer memory. Although, the BIOS is one of a system's core components, there is no standardized update mechanism approach. Purpose of thesis is to create module driver by taking advantage of existing interface subsystem MTD, to suggest and implement driver for one specific device to Linux kernel operating system. Also explains technique allowing write access to registers of the flash memory with utilization of configuration file.

Device Firmware Upgrade (DFU) is now widely used on PC and smartphones for users to enjoy the latest applications. The project is derived from the new device of Yohoo and the firmware embedded in the system. This system can guide users on how to breathe through multiple sensory effects to reduce the harm from excessive stress. In order to be applied by different people, some breathing courses and personal settings will be used in the system, which makes the upgrade of the internal firmware of the device more important. However, the firmware upgrade for some embedded devices is not as rapid and convenient as PC and smartphones, which is still erasing and then programming the whole storage. This is a waste of time and meaningless wear to the entire device. In order to solve this problem and improve the efficiency of the firmware upgrade, the partial firmware upgrade is proposed in this project, and the storage method of new codes is improved to get better performance during the partial DFU process. The idea of wear leveling is introduced to extend the lifetime of the internal storage. As a result, the partial firmware upgrade feature was successfully designed and implemented, and integrated and tested on new devices. At the end of this work, the prototype system of the embedded software based on the nRF52832 microcontroller has basically been designed, improved and tested, and some functions which need to be updated instead of the whole firmware can be transmitted via Bluetooth and work normally. For the specific case of partial DFU, the firmware package size that maximizes the update efficiency is obtained through testing. In addition, the flash module in the chip has been divided into multiple portions for the update. The wear-leveling method ensures that when a certain function is updated multiple times, one certain part of the flash will not be overused, but the entire block will be used uniformly to alleviate the adverse effects of data abnormality or loss caused by damaged bits of the flash memory. In addition, the lifetime of the flash memory is prolonged and the industrial waste is reduced at the same time. / Device Firmware Upgrade (DFU) används nu allmänt på PC och smartphones för att användare ska kunna njuta av de senaste applikationerna. Projektet kommer från den nya enheten till Yohoo och den inbyggda programvaran i systemet. Detta system kan vägleda användare om hur man kan andas genom flera sensoriska effekter för att minska skadan från för hög stress. För att kunna tillämpas av olika personer kommer vissa andningskurser och personliga inställningar att användas i systemet, vilket gör uppgraderingen av enhetens interna firmware viktigare. Firmwareuppgraderingen för inbäddade enheter är dock inte lika snabb och bekväm som PC och smartphones, som fortfarande raderar och sedan programmerar hela lagringsutrymmet. Detta är slöseri med tid och meningslöst slitage på hela enheten. För att lösa detta problem och förbättra effektiviteten för uppgradering av firmware föreslås partiell uppgradering av firmware i detta projekt, och lagringsmetoden för nya koder förbättras för att få bättre prestanda under den partiella DFU-processen. Idén om slitstyrning införs för att förlänga livslängden för den interna lagringen. Som ett resultat designades och implementerades delvist firmware uppgraderings funktionen och integrerades och testades på nya enheter. I slutet av detta arbete har prototypsystemet för den inbäddade programvaran baserat på mikrokontrollern nRF52832 i princip utformats, förbättrats och testats, och vissa funktioner som måste uppdateras istället för hela firmware kan överföras via Bluetooth och fungera normalt. För det specifika fallet med delvis uppgradering erhålls firmwarepaketets storlek som maximerar uppdateringseffektiviteten genom testning. Dessutom har flashmodulen i chipet delats upp i flera delar för uppdateringen. Slitstyrningsmetoden gör att när en viss funktion uppdateras flera gånger kommer en viss del av blixt inte att överanvändas, men hela blocket kommer att användas enhetligt för att lindra de negativa effekterna av data i normalitet eller förlust orsakat av skadade bitar av flashminnet. Dessutom förlängs flashminnets livstid teoretiskt och industriavfallet minskas samtidigt.

Logging plays a crucial role in debugging endeavors, assisting technicians in identifying errors and improving the overall sustainability of electrical systems. This thesis focuses on integrating local logging capabilities into the Balise Transmission Module (BTM), a legacy control system that lacks such features. The project also aims to incorporate real-time remote logging functionalities. It should be noted that the BTM does not have power output, necessitating the logging system to derive energy from existing signals while ensuring the safe operation of the control system. The thesis starts by introducing the project’s context, then explains the system architecture and relevant background information. Subsequently, it delves into the design aspects of a power supply that efficiently extracts energy from the control system. Additionally, the thesis explores wireless data transfer solutions and local data storage alternatives, addressing other pertinent details related to the logging system. Finally, it presents an evaluation of the design and an analysis of the results. The power supply design was developed to incorporate in-rush current limiting, a buck converter, and current limiting mechanisms to ensure the safe operation of the BTM. Through simulations, this thesis demonstrates that the power supply can operate within the safe boundaries of the BTM while efficiently harnessing sufficient current to power the system. The wireless transmission protocols investigated in this study were Bluetooth Low Energy (BLE) and WiFi. The thesis evaluates BLE as sufficiently power-efficient but identifies throughput limitations due to the raw data generated by the BTM exceeding the available throughput. On the other hand, WiFi exhibits no throughput issues but consumes excessive power, making it unsuitable for legacy versions of the BTM. Flash memory was designed and implemented as a feasible solution for local storage. / Loggning spelar en avgörande roll i felsökning, vilket underlättar felidentifiering och förbättrar den övergripande hållbarheten för elektiska system. Detta arbete belyser processen att integrera lokala loggningsfunktioner i ett specifikt äldre kontrollsystem, Balise Transmission Module, som helt saknar sådana funktioner. Dessutom strävar projektet efter att integrera realtidsfunktioner för fjärrloggning. I detta särskilda fall saknar det äldre kontrollsystemet utgångseffekt, vilket kräver att loggningssystemet utnyttjar energi från befintliga signaler, utan att påverka kontrollsystemets drift. Arbetet inleds med att introducera projektets sammanhang, följt av en exposition av systemarkitekturen och relevant bakgrundsinformation som är associerad med denna arkitektur. Därefter går arbetet in på designaspekterna av strömförsöjningen som effektivt utvinner energi från kontrollsystemets befintliga signaler. Dessutom utforskas den trådlösa dataöverföringen och alternativ för lokal datalagring, och tar upp andra relevanta detaljer för loggingsystemet. Slutligen presenterar arbetet en utvärdering av designen och en analys av resultaten. Strömförsörjningsdesignen utvecklades för att inkludera begränsning av startström, en buck-omvandlare och strömbegränsningsmekanismer för att säkerställa säker drift av BTM. Genom simuleringar visar detta arbete att strömförsörjningen kan fungera inom de säkra gränserna för BTM samtidigt som den effektivt utvinner tillräcklig ström för att driva systemet. De trådlösa överföringsprotokoll som undersöktes i denna studie var Bluetooth Low Energy (BLE) och WiFi. Arbetet utvärderar BLE som tillräckligt energieffektivt, men identifierar genomströmningsbegränsningar på grund av att den råa data som genereras av BTM överstiger den tillgängliga genomströmningskapaciteten. Å andra sidan uppvisar WiFi inga genomströmningsproblem men förbrukar överdriven ström, vilket gör det olämpligt för äldre versioner av BTM. Flash-minne designades och implementerades som en genomförbar lösning för lokal lagring.

I detta examensarbete har tidsstämplar extraherats ur ett forensiskt perspektiv från ett hemautomationssystem med styrenheten Homey från Athom. Först konstruerades ett fiktivt händelsescenario gällande ett inbrott i en lägenhet med ett hemautomationssystem. Hemautomationssystemet bestod av flera perifera enheter som använde olika trådlösa nätverksprotokoll. Enheterna triggades under händelsescenariot. Därefter testades olika metoder för att få ut data i form av tidsstämplar. De metoder som testades var rest-API, UART och chip-off på flashminnet medan JTAG inte hanns med på grund av tidsbrist. Den metod som gav bäst resultat var rest-API:t som möjliggjorde extrahering av alla tidsstämplar samt information om alla enheter. I flashminnet hittades alla tidsstämplar, men det var inte möjligt att koppla ihop dessa tidsstämplar med en specifik enhet utan att använda information från rest-API:t. Trots att rest-API:t gav bäst resultat så var det den metod som krävde en mängd förutsättningar i form av bland annat inloggningsuppgifter eller en rootad mobil. Med hjälp av de extraherade tidsstämplarna rekonstruerades sedan händelsescenariot för inbrottet. / The purpose of this bachelor thesis was to extract timestamps from a home automation system with a control unit named Homey in a forensic perspective. The first step was to create a course of event regarding a burglar breaking into an apartment with home automation. The home automation system consisted of some peripheral units using different types of wireless network protocols. All these units were triggered during the break in. Thereafter different types of methods were tested in an attempt to extract the timestamps for each unit. These methods included rest-API, UART and chip-off on a flash memory. The method using JTAG were not tested due to lack of time. Rest-API was the method that provided most information about the units and time stamps. The flash memory also contained every timestamp, however it did not provide any information about which timestamp belonged to which unit. Even though the rest-API was the best method to extract data, it was also the method with most requirements such as credentials or a rooted smartphone. With the extracted timestamps it was possible to reconstruct the course of events of the break-in.