<p>Denna rapport beskriver ett examensarbete för högskoleingenjörsexamen i elektroteknik vid Växjö Universitet. Syftet är att konstruera ett styrsystem till en robotbil, ett program som hindrar bilen från att krocka med omgivningen. Roboten ska även kunna styras från en dator via ett grafiskt gränssnitt implementerat i Labview. Nödvändig hårdvara för styrning och kommunikation har konstruerats.</p><p>Det har behövts tre olika programmeringsspråk för att nå de krav som har ställts på uppgiften, C, Perl och Labview. Microprocessorn i robotbilen har programmerats i C och gör bilen helt autonom, endast beroende av signaler från avståndssensorer. Avlusningsprogrammet skrevs i Perl och styrningen från datorn har implementerats i Labview. Avlusningsprogrammet togs fram på grund av att det blev svårt att hålla koll på allt som skedde med värden och beräkningar i den automatiska styrningen av robotbilen.</p> / <p>This thesis describes a project for the bachelor degree in electrical engineering at Växjö University. The purpose with this project is to construct a guidance system for a robot car, a program that prevents the car from colliding with objects when moving without external control. The robot could also be controlled from the computer through a virtual instrument implemented in Labview. The necessary hardware for steering and communicating has been constructed. The software is implemented using three different programming languages, C, Perl and Labview.</p>

Verksamheter spenderar mycket resurser i sina kunskapshanterings processer. Syftet med knowledge management är att sprida kunskap och integrera den över specifika team-gränser. Komponentbaserad utveckling kan ses som en strategi inom knowledge management, som innebär att delar av kod kan återanvändas och leda till ökad kvalité och minskad utvecklingstid. För att förstå hur knowledge management inom komponentbaserad utveckling kan möjliggöras kommer arbetssättet beskrivas, samt redogöra barriärer och framgångsfaktorer. Studien är genomförd hos ett fallföretag inom försvarsindustrin, och har till syfte att belysa barriärer och incitament för kunskapsspridning som mjukvaruutvecklare upplever vid komponentbaserad utveckling inom inbyggda system. För att besvara syftet har följande frågeställning tagits fram:   Vilka barriärer och incitament för kunskapsöverföring upplever mjukvaruutvecklare vid framtagning av återanvändbara  komponenter?   Teorier som tillämpades för att uppnå syftet med studien var Boundary Object theory samt Affordance theory. Affordance theory har använts för att belysa hur mjukvaruutvecklare upplever vilka potentialer som komponentbaserad utveckling erbjuder dem, och Boundary Object theory ska belysa hur kunskap kan agera som ett gränsobjekt. För studien valdes en deduktiv ansats, där data samlades in genom tillämpning av en kvalitativ metod och utförandfet av semistrukturerade intervjuer. Resultatet innehåller beskrivningar av den aktuella arbetsprocessen, befogenhet för beslutfattande, koordination mellan projektteamen och standardisering, samt en beskrivning av ägarskap av återanvändbara komponenter i nuläget.   När resultatet ställdes mot de teoretiska ramverken, påvisade Boundary Object theory att både existerande och icke existerande mjukvarukomponenter ses som gränsobjekt. Samt belysa de gränser som uppstår vid delning av kunskap mellan projektteam. Affordance teorin tydliggjorde att olika faktorer såsom utvecklarnas tid på företaget, tidigare erfarenheter och projektsituation skapade en skild syn av de potentialer som återanvändbara komponenterna erbjuder. Kombinationen av de båda teorierna kan ge en förklaring för hur gränserna mellan projekten kan uppstå och hur dessa kan bryta ner gränserna igen. Studien resulterade i att identifiera de barriärer som finns för att dela med sig av kunskapen. I diskussionsavsnittet diskuteras de barriärer som framkommit i resultatkapitlet och ställs mot tidigare forskning för att identifiera möjliga lösningsförslag. Studien påvisar barriärer inom ledningens deltagande och stöd, avsaknaden av ägarskap, bristen på mötes forum för att diskutera återanvändbara komponenter, minskad kommunikation som en barriär för kunskapsöverföring, avsaknad av dokumentation som beskriver komponenten. Utifrån de identifierade barriärer kan en knowledge mangement strategi utformas som tar hänsyn till hur kunskap överförs mellan utvecklarna och varför barriärerna uppstår.

I dagens samhälle finns inbyggda system i allt från vattenkokare till rymdraketer. För att möta användarnas ständigt ökande krav på prestanda och funktionalitet måste hårdvaran i dessa system utnyttjas optimalt. Detta kan göras genom att konstruera hårdvara specifikt för den aktuella uppgiften eller att använda en mer generell hårdvara, där istället mjukvaran är anpassningsbar. I många fall kan det vara lämpligt, och i vissa fall även nödvändigt, att blanda dessa metoder för att lösa en given uppgift. En kraftfull processor kan exempelvis kompletteras med en accelerator uppbyggd av specifik hårdvara. Delar av lösningen kan genomföras snabbare i dessa acceleratorer vilket leder till ett bättre system. Problemet med denna lösningsmodell är dock att förbindelsen mellan processorn och acceleratorn ofta bildar en flaskhals för data som ska bearbetas. En metod för att minimera denna falskhals är att utveckla både programmerbar logik (FPGA, Field-Programmable Gate Array) och en processor på samma chip. Denna täta integration gör det möjligt att både förenkla och snabba upp kommunikationen mellan FPGA och processor. Xilinx har utvecklat ett sådant system, Zynq-7000, uppbyggd av en dubbelkärning ARM-processor och en kraftfull FPGA. Denna rapport beskriver det arbete som har utförts under detta examensarbete. Syftet med examensarbetet var att undersöka hur en specifik produktprototyp kan implementeras i Zynq-7000. Fokus för arbetet var att undersöka hur den interna kommunikationen bör genomföras och därigenom även hur lösningen bör partitioneras mellan mjukvara och hårdvara. Den tänkta produkten var ett system för bildigenkänning av frukter eller grönsaker för användning i en livsmedelsbutik. Under arbetet har utvecklingskortet ZedBoard, baserat på Zynq-7000, använts som målplattform. / In today's society there are embedded systems in almost everything from toasters to space rockets. In order to meet users’ ever-increasing demands for performance and functionality, the hardware of these systems must be utilized optimally. This can be done by designing hardware specifically for the task, or to use a more general hardware running customizable software. In many cases it may be suitable, and in some cases even necessary, to mix these methods to solve a given task. For example, a powerful processor could be complemented with special designed hardware, called an accelerator, to solve parts of the problem faster. The overall system performance can thus be increased by the use of the accelerators. One problem with this solution is that the connection between the processor and the accelerator may form a bottleneck. One way to reduce the effects of this bottleneck is to tightly integrate programmable logic (FPGA, Field Programmable Gate Array) and a processor on the same chip. This tight integration makes it possible to simplify and speed up the communication between the two units. For example, image processing could be accelerated in the FPGA and the result could then be used in some software application in the processor. This report describes how the work was carried out during this thesis. The main goal of the thesis was to study how a specific product prototype could be implemented using a Zynq-7000 based development board. The focus of this work was to study how the internal communication should be implemented, and there by how the solution should be partitioned between the software and hardware in Zynq-7000. The intended product was a system for image recognition of fruits or vegetables for use in a grocery store. During the work we used a Zynq-7000 based development board called ZedBoard to try our implementations.

A real-time kernel offers many advantages when developing safety-critical real-time applications. It allows for a modular software architecture and provides many services to help meet any timing constraints imposed on the application. However, these benefits come at a price. The use of a real-time kernel can introduce both latency and non-determinism into the system, forcing the application designer to account for worst case execution times which might be overly pessimistic in the average case. This thesis presents a hardware accelerated implementation of the widely popular real-time kernel FreeRTOS, using only off-the-shelf hardware components. A set of benchmark tests were also developed to compare FreeRTOS and the suggested hardware accelerated implementation with respect to performance and determinism. By migrating critical parts of FreeRTOS into hardware, we were able to greatly reduce the delays associated with the kernel. Furthermore, constant execution times for all supported kernel API calls were achieved, facilitating accurate timing analysis of any application running on top of the real-time kernel. / Användandet av en realtidskärna vid utveckling av säkerhetskritiska realtidsapplikationer har flera fördelar. Det underlättar konstruktionen av en modulär mjukvaruarkitektur och erbjuder flera mekanismer för att klara de tidsrelaterade krav som ställs på en applikation. En realtidskärna kan emellertid introducera långa och icke-deterministiska responstider, vilket tvingar applikationsdesignern att alltid ta höjd för det teoretiska värstafallet även om detta är överdrivet pessimistisk jämfört med medelfallet. I denna uppsats presenteras en hårdvaruaccelererad implementation av realtidskärnan FreeRTOS, konstruerad med hjälp av kommersiellt tillgängliga hårdvarukomponenter. Utöver detta presenteras även en uppsättning tester för att jämföra FreeRTOS samt dess hårdvaruaccelererade motsvarighet med avseende på prestanda och determinism. Genom att migrera kritiska delar av FreeRTOS till hårdvara kunde de långa responstiderna kraftigt reduceras. Utöver detta blev exekveringstiden helt deterministiskt i den hårdvaruaccelererade implementationen, något som möjliggör en mer exakt tidsanalys.

This paper describes the development of an experiment to test the characteristics and functionality of Silicon Carbide (SiC) components in a space environment. The experiment is a part the "Miniature Student Satellite" (MIST) project, and the "Work on Venus" project, both situated at KTH, Stockholm, Sweden The paper primarily covers the development and implementation of the experiments microcontroller and its software, whilst the construction and development of the test circuit for the transistors is carried out at the same time by another team, and therefore described in a separate paper. A microcontroller is selected for this experiment after consideration is taken to both the Low Earth Orbit environment where the experiment will take place, end the power consumption restrictions due to the limited amount of power available at the satellite itself. The software on the microcontroller is then developed to read temperature and voltage input from the different transistors under test, and transform the input data to a readable format sent to the satellites On Board Computer, which can then communicate the readings to the Earth Base Station. Apart from the software of the SiC experiment, a similar software solution on a similar microcontroller is developed for another experiment called MOREBAC, which will be placed on the same satellite. The main difference between the MOREBAC project and SiC in Space will be the type of data read on the input, the number of inputs and the format of the package sent to the On Board Computer. The final stage of the work for this thesis is the design and construction of a Printed Circuit Board. The board contains the microcontroller and connected components, the transistors to be tested, as well as power supplying components, covered in yet another thesis work. / Den här rapporten beskriver utvecklingen av ett experiment vars uppgift är att testa karaktäristiken och funktionaliteten hos Kiselkarbid(SiC)-komponenter i rymden. Experimentet, som går under namnet SiC in Space, är en del av "Minitature Student Satellite"-projektet (MIST), samt projektet "Working on Venus", vilka båda utförs på KTH, Stockholm, Sverige. Rapporten avhandlar huvudsakligen utvecklingen och implementationen av experimentets mikrokontroller samt den tillhörande mjukvaran, samtidigt som testkretsen för den transistor som undersökts utvecklades i ett annat projekt, och är således avhandlat i en annan rapport. En mikrokontroller valdes ut för projektet baserat både klimatet i "Low Earth Orbit" där satelliten kommer att befinna sig, samt de krav som ställdes på strömförbrukningen baserat på den begränsade strömförsörjningen på själva satelliten. Mjukvaran på mikrokontrollern utvecklades sedan för att avläsa temperaturvärden och spänningsnivåer vid testpunkter på transistorerna, för att sedan översätta denna data till ett läsbart format samt skicka den till satellitens omborddator, som i sin tur kan skicka datan till basstationen på jorden. Utöver den mjukvara som utvecklats till SiC in Space, utvecklades även en liknande lösning för ett annat experiment på satelliten, kallat MOREBAC. Den huvudsakliga skillnaden mellan de två mjukvarulösningarna är att de testpunkter som ska läsas av på MOREBAC skiljer sig både i antal och i utförande från de testpunkter som ska läsas på SiC in Space, samt det datapaket som sedan skickas till omborddatorn. Det slutgiltiga steget under detta projekt var sedan att designa och konstruera ett kretskort (PCB). Kretskortet innehåller både den mikrokontroller som avhandlas i denna rapport, transistorerna som ska testas, samt en strömförsörjningslösning som utvecklats i ytterligare ett parallellt projekt.

Denna rapport beskriver utvecklingen av en referensdesign för en WiFi-modul från före- taget H&amp;D Wireless. Referensdesignen skulle vara en kamera som kan skicka videodata trådlöst via den nyss nämnda WiFi-modulen. Projektet genomfördes under våren 2015 på företaget som examensarbete för Högskoleingenjörsprogrammet i elektronik och da- torteknik på KTH. Projektet delades upp i tre olika faser: en förstudiefas, en genomförbarhetsfas och en avslutande fas. I förstudiefasen gjordes en litteraturstudie som behandlade vanliga funktioner hos ex- isterande nätverkskameror, videokodningstekniker samt en något djupare studie av olika typer av bildsensorer. Förstudiefasen fortsatte med en analys av olika hårdvarulösningar som skulle kunna användas i projektet. I slutet av fasen valdes den hårdvara som skulle användas i projek- tet. Genomförbarhetsfasen gick ut på att ta reda på om den valda lösningen gick att ge- nomföra. I denna fas skedde huvudsakligen mjukvaruutveckling, under vilken testdriven utveckling tillämpades. En videobuffert samt en HTTP-server för videoströmning togs fram i denna fas. I den avslutande fasen färdigställdes projektrapporten och mjukvaruutvecklingen av- slutades. Mjukvaruutvecklingen för den valda videokodaren sköts upp på grund av att den levererades sent i projektet. I projektet användes en Scruminspirerad projektmetod. Projektmetoden upplevdes fungera bra på grund av metodens flexibilitet och påtvingande av tydliga uppgifter. Vid projektets slut kunde inte den trådlösa kameran färdigställas på grund av problem i kommunikationen med videokodaren. Om videokodaren hade kommit tidigare hade detta problem troligtvis hunnit åtgärdas innan projektets slut, men det är osäkert om implementationen hade hunnit färdigställas ändå på grund av den korta tid som fanns tillgänglig. Trots att projektet inte hann färdigställas helt har det gett många nyttiga lärdomar för framtiden. / company H&amp;D Wireless. The reference design would be a wireless camera that can send video data wirelessly using the aforementioned WiFi-module. The project was carried out at the company during spring 2015 as a thesis project for the Degree Program in Electronics and Computer Engineering at KTH. The project was divided into three stages: a pilot study stage, a feasibility stage and a concluding stage. A literature study was performed during the pilot study stage, which described common functions in existing network cameras, techniques for video encoding and a slightly deeper study of different types of image sensors. The pilot study stage continued with an analysis of different hardware solutions which could be used in the project. The hardware solution which would be used in the project was chosen at the end of the pilot study stage. The purpose of the feasibility stage was to find out whether the chosen hardware solution would be possible to implement. This stage consisted mainly of software de- velopment, during which test driven development was practiced. A video buffer and a HTTP-server for video streaming was developed in this stage of the project. The project report was finished and the software development was wrapped up during the concluding stage. The development of the software for the chosen video encoder was delayed until the concluding stage because of its late delivery. A Scrum inspired project method was used for this project. The project method was perceived to work well in the project because of its flexibility and demand of clear tasks. The wireless camera could was not finished at the end of the project, because of problems in the communication with the video encoder. The problem could probably have been resolved before the end of the project if the video encoder had arrived earlier. It is not sure if the implementation had been possible to complete anyways because of lack of time. Although the project was not completely finished a lot of valuable knowledge was obtained for future work.

Historiskt sett så har motorer och pumplösningar sålts utan sensorer. Detta innebär att kunden behöver designa specialbyggda övervakningslösningar, skräddarsydda till de specifika behoven som deras installation har. Detta innebär ofta att pumpförsäljaren går miste om pengar eftersom kunden har möjligheten att lösa sina övervakningsproblem med hjälp av produkter som säljs av andra företag. Eftersom Internet-of-Things har växt till den lukrativa marknaden som den idag är så söker företag möjligheter att använda sig av de teknologiska strategier som denna marknad använder sig av för att öka kundlojalitet och höja kvalitén av deras kundtjänster. Detta arbete har som målsättning att designa ett prototypsystem för att mäta komplex effektförbrukning hos trefas pumpmotorer i vattenlösningar. Målet är att konstruera en enhet som är liten nog att få plats innanför motorns hölje, och därmed få övervakning inbakad i produkten. Som en transitionsprodukt så måste systemet passa in i redan existerande övervakningsramverk som används av företaget, samtidigt som det måste vara kostnadseffektivt, noggrant och leverera alla de olika typerna av mätvärden som kan kan tänkas vara av värde vid komplex effektövervakning.  Projektet som presenteras i denna rapport fungerar som en undersökning och fastställning av den fundamentala designen av mätsystemet. Resultatet av arbetet är en konceptdesign som kan användas i senare steg av en iterativ produktutvecklingsprocess. Rapporten diskuterar teorin om vilka olika sensortyper och andra delar av ett mätsystem som kan vara applikativa för  systemet, och vilka som skulle kunna passa bäst. Resultatet består av ett konceptuellt kretskort och en kvantitativ uppskattning av noggrannheten. Kretskortet med tillhörande kretsscheman representerar en prototyp av mätsystemet i ett format som passar in i motorhöljet för en pump. Noggrannheten bestämdes laborativt baserat på den praktiska implementationen av mätsystemet, målsättningen var att hålla sig under 2.5\% relativ noggrannhet vilket uppnåddes för spänningsmätningen men inte för strömmätningen. / Historically, motors and pump solutions were sold without sensors. Requiring customers to create custom-built monitoring solutions, tailor-made to their specific installation and its needs. This often results in the pump vendor losing money since the customer is free to solve its monitoring problem using products sold by different companies. As Internet-of-Things has grown into the lucrative market it currently is, companies look to use the technological strategies created by IoT to increase customer retention and support quality. This thesis aim is to design a proof of concept system for measuring complex power consumption for three-phase pump motors in water solution installations. The goal is to produce a device small enough to be able to fit inside the motor itself, resulting in monitoring being delivered out-of-the-box. As a transition product, this device needs to be able to fit into already existing monitoring frameworks used by the company, while still being cost-effective, accurate and providing all the metrics already provided by larger external measurement systems. This thesis acts as an investigation into the fundamental design of this system, providing a concept design which can be used in further iterative product development. It discusses the theory of which sensors and other modules can be used for the measurement device, and which might be the best fit. It also presents a conceptual circuit board with accompanying schematic diagrams, representing a measurement system that would fit in the tight volume allowed in the motor housing. Finally, the thesis provides quantitive estimates of the accuracy of the system, derived from laboratorive experiments

The thesis aims to implement different digital filters such as finite impulse response (FIR), infinite impulse response (IIR) and cascade integrator comb (CIC) on the field-programmable gate array (FPGA) development board using hardware description language (VHDL). To this purpose, Intel’s systems integration tool Platform designer is used to convert the implementation to an IP core. The implemented FIR and IIR filters include different filter types such as lowpass, highpass, bandpass and bandstop. All the filters have a pipeline architecture as well as adjustable parameters such as filter order, frequency specifications and resolution. The coefficients of the filters are calculated according to the user's specifications. The calculated coefficients are verified using simulation. Furthermore the IP has been validated on hardware by the FPGA board MAX DE-10 lite. The IP is also analyzed regarding timing and power consumtion with good results. FIR filters of different types have been implemented and tested up to 501 taps with a coefficient width of 24 bits, which covered just below 50% of the available logic gates on the MAX 10-DE lite board with 50000 gates in total. The FIR filters have an option to be used with a Kaiser window with a maximum tap level of 51. Different IIR filters have also been implemented and tested on the hardware. However, the results have shown that the IIR filters do not perform so well, especially those of order higher than 6. One of the main reasons for this is the overflow caused by instability of the IIR.

Det finns en efterfrågan på hög-precisa GNSS-enheter i skogshantering som utförs av skogsinspektörer, skogsägare, och plantskolor. Problemet är att en genomsnittlig enhet kostar 30 000 SEK och uppåt. Därför söker man efter en billigare lösning med samma noggrannhet. Lösningen bör vara tillgänglig och lätt då det är önskvärt att monterasystemet på ett planteringsrör eller stav. Lösningen bestod av Arduino och U-Blox:s NEO-M8P-2 monterat på kretskort från SparkFun. Kommunikation mellan enheterna realiserades meden NTRIP-program som tredje part. Med Bluetooth för NTRIP-klienten och LTE (mobiltelefoni) för NTRIP-servern kommunicerade en rover och en basstation med nätet, för att överföra hämta och skicka korrigeringsdata från stationen till rovern. Lösningen lyckades med att uppnå grundligt resultat och några förväntningar. Man lyckades med att ta fram en lösning som kostar mindre än 6000 SEK, eller 2500 SEK om man väljer bort basstationen och endast behållermottagaren; rovern. Alla målen och förväntningar för resultat kunde inte uppfyllas på grund av problem och utmaningar i både lösningen och komplikationer orsakade avfaktorer utanför projektets ram.

Embedded systems are omnipresent and contribute to our lives in many ways by instantiating functionality in larger systems. To operate, embedded systems require well-functioning software, hardware as well as an interface in-between these. The hardware and software of these systems is under constant change as new technologies arise. An actual change these systems are undergoing are the experimenting with different memory management techniques for RAM as novel non-volatile RAM(NVRAM) technologies have been invented. These NVRAM technologies often come with asymmetrical read and write latencies and thus motivate designing memory consisting of multiple NVRAMs. As a consequence of these properties and memory designs there is a need for memory management that minimizes latencies.This thesis addresses the problem of memory allocation on heterogeneous memory by conducting an empirical study. The first part of the study examines free list, bitmap and buddy system based allocation techniques. The free list allocation technique is then concluded to be superior. Thereafter, multi-bank memory architectures are designed and memory bank selection strategies are established. These strategies are based on size thresholds as well as memory bank occupancies. The evaluation of these strategies did not result in any major conclusions but showed that some strategies were more appropriate for someapplication behaviors. / Inbyggda system existerar allestädes och bidrar till våran livsstandard på flertalet avseenden genom att skapa funktionalitet i större system. För att vara verksamma kräver inbyggda system en välfungerande hård- och mjukvara samt gränssnitt mellan dessa. Dessa tre måste ständigt omarbetas i takt med utvecklingen av nya användbara teknologier för inbyggda system. En förändring dessa system genomgår i nuläget är experimentering med nya minneshanteringstekniker för RAM-minnen då nya icke-flyktiga RAM-minnen utvecklats. Dessa minnen uppvisar ofta asymmetriska läs och skriv fördröjningar vilket motiverar en minnesdesign baserad på flera olika icke-flyktiga RAM. Som en konsekvens av dessa egenskaper och minnesdesigner finns ett behov av att hitta minnesallokeringstekniker som minimerar de fördröjningar som skapas. Detta dokument adresserar problemet med minnesallokering på heterogena minnen genom en empirisk studie. I den första delen av studien studerades allokeringstekniker baserade på en länkad lista, bitmapp och ett kompissystem. Med detta som grund drogs slutsatsen att den länkade listan var överlägsen alternativen. Därefter utarbetades minnesarkitekturer med flera minnesbanker samtidigt som framtagandet av flera strategier för val av minnesbank utfördes. Dessa strategier baserades på storleksbaserade tröskelvärden och nyttjandegrad hos olika minnesbanker. Utvärderingen av dessa strategier resulterade ej i några större slutsatser men visade att olika strategier var olika lämpade för olika beteenden hos applikationer.