Linux is a growing operating system in embedded systems. Today, Linux is not only in heavy servers but also in cell phones, PDAs, cameras and other devices running on battery power. While current technology is more energy efficient, more and more technologies are implemented into a single unit resulting in an overall increase of power consumption. Low power consumption is an increasingly important feature of a system today. Lower power consumption means lower costs, less environmental impact, and longer life for applications that runs on batteries. This work compiles methods to reduce power consumption of Linux systems. The work includes examining whether the available opportunities are platform-specific or of a more general nature. The evaluations of methods for efficacy, has been performed on three different platforms. Testing consists of different types of stress tests and turning the units on-and-off. The results show that many of the features for power management that are available in a Linux system are of a general nature and that the Linux kernel has good support for implementation of new power management functions. Through the power reduction tests it has been proven that reducing the frequency of the processor and bit rate of the Ethernet controller provides the highest efficiency gain at different load levels. This work also investigates whether implementation of dynamic frequency scaling on a new processor is a complex task or not. Implementations in the Linux kernel provide general code that means that only the processor-specific part needs to be implemented. The implementation was carried out without major complications. / Linux är ett växande operativsystem inom inbyggda system som finner allt fler tillämpningar i elektroniska produkter. Idag finns Linux inte enbart i tunga servrar utan även i mobiltelefoner, handdatorer, kameror och andra enheter som går på batteridrift. Samtidigt som dagens teknik är allt mer energieffektiv så implementeras allt fler tekniker i en och samma enhet vilket medför en total ökning av effektförbrukning. En låg effektförbrukning är en allt mer betydande egenskap hos ett system idag. En lägre effektförbrukning innebär lägre kostnader, mindre miljöpåverkan, och längre drifttid för applikationer som drivs på batteri. Arbetet sammanställer metoder för att reducera effektförbrukningen hos system med Linux. Arbetet innefattar även att undersöka huruvida de möjligheter som finns är plattformsspecifika eller av generell karaktär. Vid utvärdering av metoders effektpåverkan har tester utförts på tre olika plattformar. Testerna består av på- och avslag av enheter samt olika typer utav belastningstester. Resultatet visar att många utav de energisparfunktioner som finns tillgängliga i Linuxsystem är av generell karaktär och att Linuxkärnan har bra stöd för vidare implementering av energisparfunktioner. Vid försöken till effektreducering har det visat sig att minskning av hastigheten på processor och ethernet-controller ger störst vinst vid olika belastningsgrader. Arbetetet undersöker även huruvida implementationen utav dynamisk frekvensskalning på en ny processor är en komplicerad process eller inte. Resultatet visar att implementationen av funktionen för en ny processor inte är allt för komplicerad. Detta mycket på grund av att Linuxkärnans infrastruktur är uppbyggd i lager där många utav dessa lager är av generell karaktär och kan återanvändas. Detta medför att endast den hårdvaruspecifika delen behöver implementeras.

Examensarbetets syfte var att skapa ett generellt mät- och styrsystem som är möjligt att fjärrstyra över Internet. Systemet består av en kontrolldator och ett antal separata moduler, vilka var och en realiserar någon typ av mät- eller styrfunktion. Användningsområdet för ett sådant system är brett; det kan exempelvis användas inom automation av bostäder, för process-övervakning och styrning inom tillverkningsindustrin, eller inom under-hållningsbranschen.Eftersom ett fullt utbyggt system kan bestå av ett drygt 100-tal olika mo-duler, är det här examensarbetet av praktiska skäl begränsat till att rea-lisera en handfull av dessa. Då systemet är enkelt att skala upp, är den be-gränsningen i antalet realiserade moduler i prototypsystemet inget som påverkar de erhållna resultaten. Exempel på storheter som kan övervakas är temperatur, avstånd, lufttryck och ljusstyrka. Styrning kan ske av bland annat servomotorer, lampor och allmänna digitala utgångar.På kontrolldatorn körs en webbserver och styrning och avläsning av de anslutna modulerna sker från en ansluten webbklient. På webbservern finns även en webbkamera, vilken kan visa resultaten av de kommandon som ges från webbklienten.Resultaten från användningen av prototypsystemet visar att konstruk-tionerna fungerar och att systemets fördröjningar är relativt små. Att styra snabba realtidsförlopp är dock inte möjligt, men processer och system med blygsammare hastighetskrav är högst lämpade kandidater att styras och kontrolleras av detta system. / The purpose of this thesis work was to create a general measurement and control system, which is remotely controlled using Internet. The system comprises a controlling computer and several separate modules, each one realizing one or more measurement and control tasks. The possibilities of such a system are wide. It could be used for home automation, industrial process control or by the entertainment business. For example, the system can implement measurement of temperature, distance, pressure and light and control servos, lamps and general digital outputs.A fully implemented system comprises over 100 separate modules, so for practical reasons this thesis work was restricted to only implementing and demonstrating a few of those modules. Since the system is easily scalable, this was a minor restriction, which did not negatively affect the results.The results show that the system works and in general the latency is low. Fast real time processes will not work, but most applications with more moderate timing demands are ideally suited for this system.

Internet of Things (IoT) is becoming a more and more prevailing technology, as it not only makes the routine of our life easier, but it also helps industry and enteprise become more efficient. The high potential of IoT can also help support our own population on Earth, through precision agriculture, smart transportation, smart city and so on. It is therefore important that IoT is made scalable in a sustainable manner, in order to secure our own future as well.The current work is concerning transiently powered systems (TPS), which are embedded systems that use energy harvesting as their only power source. In their basic form, TPS suffer frequent reboots due to unreliable availability of energy from the environment. Initially, the throughput of such systems are therefore lower than their battery-enabled counterparts. To improve this, TPS involve checkpointing of RAM and processor state to non-volatile memory, as to keep computation progress saved throughout power loss intervals.The aim of this project is to lower the number of checkpoints necessary during an application run on a TPS in the generic case, by using approximate computing. The energy need of TPS is lowered using approximations, meaning more results are coming through when the system is working between power loss periods. For this study, the memoization technique is implemented in the form of a hash table. The Kalman filter is taken as the testing application of choice, to run on the Microchip SAM-L11 embedded platform.The memoization technique manages to yield an improvement for the Kalman application considered, versus the initial baseline version of the program. A user is allowed to ”balance” between more energy savings but more inaccurate results or the opposite, by adjusting a ”quality knob” variable epsilon ϵ.For example, for an epsilon ϵ = 0.7, the improvement is of 32% fewer checkpoints needed than for the baseline version, with the output deviating by 42% on average and 71% at its maximum point.The proof of concept has been made, being that approximate computing can indeed improve the throughput of TPS and make them more feasiable. It is pointed out however that only one single application type was tested, with a certain input trace. The hash table method implemented can behave differently depending on what application and/or data it is working with. It is therefore suggested that a pre-analysis of the specific dataset and application can be done at design time, in order to check feasiability of applying approximations for the certain case considered. / Internet of Things (IoT) håller på att bli en mer och mer utbredd teknik, eftersom det inte bara underlättar rutiner i vårt liv, utan det hjälper också industrin och företag att bli effektivare. Den höga potentialen med IoT kan också hjälpa till att ge stöd åt vår egen befolkning på jorden, genom precisionslantbruk, smart transport, smarta städer och mer. Det är därför viktigt att IoT görs skalbart på ett hållbart sätt för att säkra vår egen framtid.Det nuvarande arbetet handlar om transientdrivna system (TPS), vilket är inbäddade system som använder energiskörning som sin enda kraftkälla. I sin grundform har TPS ofta återställningar på grund av opålitlig tillgång till energi från miljön. Ursprungligen är därför sådana systems genomströmning lägre än deras batteriaktiverade motsvarigheter. För att förbättra detta använder TPS kontrollpunkter i RAM och processortillstånd till icke-flyktigt minne, för att hålla beräkningsförloppet sparat under strömförlustintervaller.Syftet med detta projekt är att sänka antalet kontrollpunkter som krävs under en applikationskörning på en TPS i ett generiskt fall, genom att använda ungefärlig datorberäkning. Energibehovet för TPS sänks med ungefärliga belopp, vilket innebär att fler resultat kommer när systemet arbetar mellan strömförlustperioder. För denna studie implementeras memoiseringstekniken i form av en hashtabell. Kalman-filtret tas som testapplikation för att köra på Microchip SAM-L11 inbäddad plattform.Memoization-tekniken lyckas ge en förbättring för Kalman-applikationen som beaktades, jämfört med den ursprungliga baslinjeversionen av programmet. En användare får ”balansera” mellan mer energibesparingar men mer felaktiga resultat eller motsatsen genom att justera en ”kvalitetsrat”-variabel epsilon ϵ. Till exempel, för en epsilon ϵ = 0.7, är förbättringen 32% färre kontrollpunkter som behövs än för baslinjeversionen, med en utdata avvikelse med 42% i genomsnitt och 71% vid sin högsta punkt.Beviset på konceptet har gjorts, att ungefärlig databeräkning verkligen kan förbättra genomströmning av TPS och göra dem mer genomförbara. Det påpekas dock att endast en enda applikationstyp testades, med ett visst inmatningsspår. Den implementerade hashtabellmetoden kan bete sig annorlunda beroende på vilken applikation och/eller data den arbetar med. Det föreslås därför att en föranalys av det specifika datasättet och applikationen kan göras vid designtidpunkten för att kontrollera genomförbarheten av att tillämpa ungefärliga belopp för det aktuella fallet.

Memory corruption attacks pose a significant threat to the security of embedded devices with limited resources that lack basic protection mechanisms. Control Flow Integrity (CFI) is a promising technique to mitigate these attacks by ensuring that the program’s control flow adheres to a predetermined set of rules. In this project, we propose a CFI solution tailored for embedded devices based on combining a type-based approach for indirect branches with a shadow stack approach to protect return addresses. Our solution targets the ARM Cortex-M33 architecture and is evaluated on various applications that are adequate for low-end devices, including embedded cryptographic primitives and a real-time operating system. Our solution provides a high level of security, allowing for a 99.99% reduction in attacks using the average reduction metric (AIR). However, we acknowledge that the performance overhead may be a concern for some use cases. The evaluation of our Control Flow Integrity (CFI) implementation shows that it incurs a performance overhead ranging between 7% and 81%, with a relatively small size overhead of around 3%. Therefore, we propose that the use of adequate architectural models could help reduce the performance overhead while still maintaining good security guarantees. Our study highlights the trade-off between security and performance in CFI implementations and provides insights into potential areas for improvement. / Minneskorruptionsattacker utgör ett betydande hot mot säkerheten för inbyggda enheter med begränsade resurser som saknar grundläggande skyddsmekanismer. Kontrollflödesintegritet (CFI) är en lovande teknik för att mildra dessa attacker genom att säkerställa att programkontrollen följer en förutbestämd uppsättning regler. I detta projekt föreslår vi en CFI-lösning anpassad för inbyggda enheter som bygger på en kombination av en typbaserad metod för indirekta grenar med en skuggstackmetod för att skydda returadresser. Vår lösning riktar sig mot ARM Cortex-M33-arkitekturen och utvärderas på olika applikationer som är lämpliga för lågpresterande enheter, inklusive inbyggda kryptografiska grundläggande funktioner och ett realtidsoperativsystem. Vår lösning erbjuder en hög säkerhetsnivå och möjliggör en minskning av attacker med 99,99% enligt genomsnittsmätningsmetoden (AIR). Vi erkänner dock att prestandaöverhuvud kan vara en oro i vissa användningsfall. Utvärderingen av vår CFI-implementering visar att den medför en prestandaöverhuvud som varierar mellan 7% och 81%, med en relativt liten storleksöverhuvud på cirka 3%. Därför föreslår vi att användningen av lämpliga arkitekturmodeller kan bidra till att minska prestandaöverhuvudet samtidigt som goda säkerhetsgarantier bibehålls. Vår studie belyser avvägningen mellan säkerhet och prestanda i CFI-implementeringar och ger insikter om potentiella områden för förbättring.

I moderna bilar lagras ofta data från användaren av bilen då en mobiltelefon eller annan enhet parkopplas genom Bluetooth- eller USB-anslutning. I de fall dessa data innehåller personuppgifter kan de vara intressanta i en utredning samt vara värda att skydda ur ett integritetsperspektiv. Vad händer med dessa data då bilen skrotas? När en bil skrotas monteras den ner och de delar som går att tjäna pengar på säljs av bildemonteringsföretaget. Det kan gälla allt från stötdämpare, hjul och rattar, till elektroniska komponenter och multimediaenheter. I detta arbete utvanns personuppgifter ur tre sådana begagnade multimediaenheter som köpts från bildemonteringar. Den mest framgångsrika metoden var att avlägsna rätt lagringskrets från multimediaenhetens kretskort och utvinna dess data genom direkt anslutning. I samtliga fall har informationen varit strukturerad i ett bekant filsystem vilket kunnat monteras. I alla tre undersöka multimediaenheter utvanns personuppgifter. Resultatet visar att det finns brister i hanteringen av personuppgifter då en bil skrotas. / In modern vehicles, data from the user of the vehicle is often stored when a mobile phone or other device is paired through Bluetooth or USB connection. In cases where this data contains personal data, they may be of interest in an investigation and may be worth protecting from a privacy perspective. What happens to this data when the car is scrapped? When a car is scrapped, it is dismantled and the parts that can be made money from are sold by the scrap company. This can be anything from shock absorbers, wheels and steering wheels, to electronic components and infotainment devices. In this report, personal data was extracted from three such infotainment devices purchased from scrap companies. The most successful method was to remove the correct storage circuit from the infotainment device circuit board and extract its data by direct connection. In all cases, the information has been structured in a familiar file system which could be mounted. In all three investigated infotainment devices, personal data were extracted. The result shows that there are deficiencies in the handling of personal data when a car is scrapped.