Este trabalho tem por finalidade aprimorar o Sistema-em-Chip (SoC) desenvolvido para um "Set-Top Box"de Televisão Digital com a capacidade de executar aplicações segundo o Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTVD) e melhorar o desempenho do novo sistema. A "Rede H.264"e o "GingaCDN", dois projetos desenvolvidos anteriormente relacionados à Televisão Digital, foram utilizados como base para esse trabalho. A Rede H.264 teve como principal objetivo o desenvolvimento de codificadores e decodificadores para o padrão brasileiro. O resultado foi um SoC para "Set-Top Box"que inclui uma interface de usuário, um processador e os decodificadores de áudio e vídeo com suas respectivas interfaces de saída. Por outro lado, o GingaCDN criou uma implementação de referência para o middleware do SBTVD, denominado Ginga. O primeiro passo foi adicionar regras para compilar o Ginga no ambiente de desenvolvimento do SoC, sendo necessárias diversas mudanças na infraestrutura do middleware. O desempenho do sistema é melhorado através de hardware-software codesign onde as primitivas do Ginga que consomem maior tempo de processamento e de processador foram implementadas em hardware. O ganho obtido ocorre devido a dois fatores: o sistema se torna mais rápido e os recursos da CPU são liberados para outras aplicações. Neste trabalho, o alvo foi o subsistema gráfico do middleware, onde o impacto é mais significativo. Um estudo das características do hardware do sistema foi realizado e, então, uma função gráfica foi escolhida e implementada em hardware. Todas as etapas para substituir uma função em software por outra equivalente em hardware são descritas no texto. Entre as contribuições deste trabalho, abre-se espaço para dar continuidade à expansão das capacidades do "Set-Top Box"por meio de módulos de hardware, melhorando a eficiência do SoC para esta aplicação, dito então "Ginga-ready". A experiência pode ser estendida também para auxiliar a geração de middleware para outras plataformas. / This work aims to enhance a System-on-Chip (SoC) designed for Digital Television Set-Top Box in order to run applications according to the Brazilian Television standard (SBTVD) and to increase the performance by hardware. Two previous projects related to the Digital Television, "Rede H.264" and "GingaCDN", were used as base for this work. The "Rede H.264" had as main objective the development of codecs for the Brazilian standard. The result was a SoC for a Set-Top Box which includes a processor, audio and video decoders with output drivers, and user interface. Otherwise, the "GingaCDN" created a reference implementation for the middleware of the SBTVD, called Ginga. The first step was to add rules to compile Ginga on the development environment of the SoC, for which some configuration of the Ginga middleware needed to be changed. Performance improvement was obtained by hardware-software codesign where Ginga primitives that are time and processor consuming could be implemented in hardware. The gain is twofold: the system becomes faster and CPU resources are freed for other applications. In this work, the target was the graphical subsystem primitives of the middleware, where the impact is more significant. A study of the hardware characteristics of the system was made, and then a graphical function was chosen and implemented on hardware. All the steps needed to substitute a software function by an equivalent one implemented in hardware are described in the text. Among the contributions of this work, the way is openned to continue the expansion of the capabilities of the Set-Top Box by efficient hardware modules on a so called "Ginga-ready" SoC. The experience may be useful also to help the generation of the middleware for other platforms.

Sistemas embarcados, em especial aqueles utilizados em robótica, apresentam, em sua estrutura, uma multiplicidade de dispositivos que resultam em uma arquitetura bastante heterogênea e bem distribuída. Para auxiliar na resolução dessa complexidade inerente, este trabalho resgata os conceitos de frameworks, buscando na sua integração e modelo conceitual, desenvolver um conjunto de ferramentas que gerencia a mediação entre sistemas embarcados e demais aplicações de software, fornecendo bibliotecas e componentes reutilizáveis para aplicações na robótica. Propõe-se utilizar framework e middleware de sistemas open-source para integração entre a plataforma de software e hardware. Um dos objetivos do projeto é criar um framework multi-plataforma com diferentes tipos de serviços para o de desenvolvimento de aplicações no campo da robótica. O projeto tem como estudo de caso sistemas embarcados aplicados em robótica móvel e tecnologia assistiva. / Embedded systems, especially those used in robotics, present in its structure, a plurality of devices that result in a very heterogeneous and well distributed architecture. To help resolve this inherent complexity, the work rescues the concepts of frameworks, seeking their integration and conceptual model, develop a set of tools that manage to mediate between embedded systems and other of software applications, providing reusable libraries and components for applications in robotics. It is proposed to use framework and middleware systems open source for integration between the platform software and hardware. One of the project objectives is to create a multi-platform framework with different types of services, considering the programming and compatibility with hardware for the development of applications in the field of robotics. The project’s case study developing embedded applied in mobile and Assistive Technology robotics.

Algumas palavras e definições comumente utilizadas quando se está falando de Software-Defined Networking, como programabilidade, flexibilidade, ou gerenciamento centralizado, parecem muito apropriadas ao contexto de um outro paradigma de rede: Internet of Things. Em redes domésticas já não é incomum a existência de dispositivos projetados para segurança, climatização, iluminação, monitoramento de saúde e algumas formas de automação que diferem entre si em diversos aspectos, como no modo de operar e de se comunicar. Lidar com este tipo de cenário, que pode diferir bastante daquilo que estamos acostumados na gerência de redes e serviços, fazendo uso dos recursos tradicionais como ferramentas e protocolos bem estabelecidos, pode ser difícil e, em alguns casos, inviável. Com o objetivo de possibilitar o monitoramento remoto de pacientes com doenças crônicas através de dispositivos de healthcare disponíveis no mercado, uma proposta de middleware foi desenvolvida em um projeto de pesquisa para contornar as limitações relacionadas à interoperabilidade, coleta de dados, gerência, segurança e privacidade encontradas nos dispositivos utilizados. O middleware foi projetado com o intuito de executar em access points instalados na casa dos pacientes. Contudo, as limitações de hardware e software do access point utilizado refletem no desenvolvimento, pois restringem o uso de linguagens de programação e recursos que poderiam agilizar e facilitar a implementação dos módulos e dos mecanismos necessários. Os contratempos encontrados no desenvolvimento motivaram a busca por alternativas, o que resultou na refatoração do middleware através de Software-Defined Networking, baseando-se em trabalhos que exploram o uso desse paradigma em redes domésticas. O objetivo deste trabalho é verificar a viabilidade da utilização de Software-Defined Networking no contexto de Internet of Things, mais especificamente, aplicado ao serviço de monitoramento de pacientes da proposta anterior e explorar os possíveis benefícios resultantes. Com a refatoração, a maior parte da carga de serviços da rede e do monitoramento foi distribuída entre servidores remotos dedicados, com isso os desenvolvedores podem ir além das restrições do access point e fazer uso de recursos antes não disponíveis, o que potencializa um processo de desenvolvimento mais ágil e com funcionalidades mais complexas, ampliando as possibilidades do serviço. Adicionalmente, a utilização de Software-Defined Networking proporcionou a entrega de mais de um serviço através de um único access point, escalabilidade e autonomia no gerenciamento das redes e dos dispositivos e na implantação de serviços, fazendo uso de recursos do protocolo OpenFlow, e a cooperação entre dispositivos e serviços a fim de se criar uma representação digital mais ampla do ambiente monitorado. / Some words and definitions usually employed when talking about Software-Defined Networking such as programmability, frexibility, or centralized management sound very appropriate to the context of another network paradigm: Internet of Things. The presence of devices designed for security, air conditioning, lighting, health monitoring and some other automation resources have become common in home networks; those devices may be different in many ways, such as the way they operate and communicate, between others. Dealing with this kind of scenario may differ in many ways from what we are familiar regarding networking and services management; the use of traditional management tools and protocols may be hard or even unfeasible. Aiming to enable the health monitoring of patients with chronical illnesses through using off-the-shelf healthcare devices a middleware proposal was developed in a research project to circumvent interoperability, data collecting, management, security and privacy issues found in employed devices. The middleware was designed to run on access points in the homes of the patients. Although hardware and software limitations of the used access points reflect on the development process, because they restrict the use of programming languages and resources that could be employed to expedite the implementation of necessary modules and features. Development related mishaps have motivated the search for alternatives resulting in the middleware refactoring through Software-Defined Networking, based on previous works where that paradigm is used in home networks. This work aims to verify the feasability of the employment of Software- Defined Networking in the Internet of Things context, and its resulting benefits; specifically in the health monitoring of chronic patients service from the previous proposal. After refactoring most of the network and services load was distributed among remote dedicated servers allowing developers to go beyond the limitations imposed by access points constraints, and to make use of resources not available before enabling agility to the development process; it also enables the development of more complex features expanding services possibilities. Additionally Software-Defined Networking employment provides benefits such as the delivering of more than only one service through the same access point; scalability and autonomy to the network and devices monitoring, as to the service deployment through the use of OpenFlow resources; and devices and services cooperation enabling the built of a wider digital representation of the monitored environment.

Sistemas embarcados, em especial aqueles utilizados em robótica, apresentam, em sua estrutura, uma multiplicidade de dispositivos que resultam em uma arquitetura bastante heterogênea e bem distribuída. Para auxiliar na resolução dessa complexidade inerente, este trabalho resgata os conceitos de frameworks, buscando na sua integração e modelo conceitual, desenvolver um conjunto de ferramentas que gerencia a mediação entre sistemas embarcados e demais aplicações de software, fornecendo bibliotecas e componentes reutilizáveis para aplicações na robótica. Propõe-se utilizar framework e middleware de sistemas open-source para integração entre a plataforma de software e hardware. Um dos objetivos do projeto é criar um framework multi-plataforma com diferentes tipos de serviços para o de desenvolvimento de aplicações no campo da robótica. O projeto tem como estudo de caso sistemas embarcados aplicados em robótica móvel e tecnologia assistiva. / Embedded systems, especially those used in robotics, present in its structure, a plurality of devices that result in a very heterogeneous and well distributed architecture. To help resolve this inherent complexity, the work rescues the concepts of frameworks, seeking their integration and conceptual model, develop a set of tools that manage to mediate between embedded systems and other of software applications, providing reusable libraries and components for applications in robotics. It is proposed to use framework and middleware systems open source for integration between the platform software and hardware. One of the project objectives is to create a multi-platform framework with different types of services, considering the programming and compatibility with hardware for the development of applications in the field of robotics. The project’s case study developing embedded applied in mobile and Assistive Technology robotics.

Um dos principais desafios no desenvolvimento de ferramentas e metodologias para sistemas multiprocessados, embarcados e de tempo-real é o reuso de software já desenvolvido, mantendo baixa utilização de recursos como memória, energia e desempenho de CPU, e ainda atendendo às restrições temporais. O presente trabalho procura atacar este problema no nível do middleware, comumente utilizado como forma de integrar componentes de software reusáveis, diminuindo o tempo e o esforço desprendido no desenvolvimento de aplicações e serviços com alta qualidade. Este trabalho especifica e implementa um middleware para uma plataforma MPSoC voltada para sistemas embarcados e de tempo-real, permitindo adaptações durante o projeto e/ou execução da aplicação, a fim de otimizar o uso dos recursos e atender às restrições de projeto. Ao projetista da aplicação é permitido reusar os serviços do middleware e da plataforma em diferentes aplicações. Igualmente, aplicações escritas sobre o middleware podem ser portadas para outras plataformas onde o middleware possa ser executado. O middleware proposto oferece serviços implementados em hardware e encapsulamento da comunicação hardware-software na própria aplicação. Além disso, são oferecidos meios para gerenciamento de requisitos não funcionais de energia e tempo-real, como deadline e tempo de execução. / One of the main challenges in the development of tools and methodologies for a multiprocessor real-time embedded system is to reuse already developed software, but at the same time obtaining low memory footprint, low energy consumption, and minimal area, obviously addressing the real-time constraints. This work aims at facing these problems at the middleware level, frequently used to integrate components of reusable software, accelerating development cycle and reducing the effort to develop applications and services with high quality. The present work specifies and implements a middleware for an MPSoC platform oriented to real-time and embedded systems, providing adaptations at development and execution time, in order to optimize resources usage and fulfill design restrictions. The designer can reuse middleware services and the platform as well, when developing different applications. Likewise, applications developed under the middleware can be ported to run in other platforms where the middleware was ported to. The proposed middleware offers hardware implemented services and encapsulates hardware-software communication in the application. Moreover, it permits to specify non-functional requirements of energy and real-time, as deadline and execution time.

Este trabalho tem por finalidade aprimorar o Sistema-em-Chip (SoC) desenvolvido para um "Set-Top Box"de Televisão Digital com a capacidade de executar aplicações segundo o Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTVD) e melhorar o desempenho do novo sistema. A "Rede H.264"e o "GingaCDN", dois projetos desenvolvidos anteriormente relacionados à Televisão Digital, foram utilizados como base para esse trabalho. A Rede H.264 teve como principal objetivo o desenvolvimento de codificadores e decodificadores para o padrão brasileiro. O resultado foi um SoC para "Set-Top Box"que inclui uma interface de usuário, um processador e os decodificadores de áudio e vídeo com suas respectivas interfaces de saída. Por outro lado, o GingaCDN criou uma implementação de referência para o middleware do SBTVD, denominado Ginga. O primeiro passo foi adicionar regras para compilar o Ginga no ambiente de desenvolvimento do SoC, sendo necessárias diversas mudanças na infraestrutura do middleware. O desempenho do sistema é melhorado através de hardware-software codesign onde as primitivas do Ginga que consomem maior tempo de processamento e de processador foram implementadas em hardware. O ganho obtido ocorre devido a dois fatores: o sistema se torna mais rápido e os recursos da CPU são liberados para outras aplicações. Neste trabalho, o alvo foi o subsistema gráfico do middleware, onde o impacto é mais significativo. Um estudo das características do hardware do sistema foi realizado e, então, uma função gráfica foi escolhida e implementada em hardware. Todas as etapas para substituir uma função em software por outra equivalente em hardware são descritas no texto. Entre as contribuições deste trabalho, abre-se espaço para dar continuidade à expansão das capacidades do "Set-Top Box"por meio de módulos de hardware, melhorando a eficiência do SoC para esta aplicação, dito então "Ginga-ready". A experiência pode ser estendida também para auxiliar a geração de middleware para outras plataformas. / This work aims to enhance a System-on-Chip (SoC) designed for Digital Television Set-Top Box in order to run applications according to the Brazilian Television standard (SBTVD) and to increase the performance by hardware. Two previous projects related to the Digital Television, "Rede H.264" and "GingaCDN", were used as base for this work. The "Rede H.264" had as main objective the development of codecs for the Brazilian standard. The result was a SoC for a Set-Top Box which includes a processor, audio and video decoders with output drivers, and user interface. Otherwise, the "GingaCDN" created a reference implementation for the middleware of the SBTVD, called Ginga. The first step was to add rules to compile Ginga on the development environment of the SoC, for which some configuration of the Ginga middleware needed to be changed. Performance improvement was obtained by hardware-software codesign where Ginga primitives that are time and processor consuming could be implemented in hardware. The gain is twofold: the system becomes faster and CPU resources are freed for other applications. In this work, the target was the graphical subsystem primitives of the middleware, where the impact is more significant. A study of the hardware characteristics of the system was made, and then a graphical function was chosen and implemented on hardware. All the steps needed to substitute a software function by an equivalent one implemented in hardware are described in the text. Among the contributions of this work, the way is openned to continue the expansion of the capabilities of the Set-Top Box by efficient hardware modules on a so called "Ginga-ready" SoC. The experience may be useful also to help the generation of the middleware for other platforms.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Ambientes de medicina ubíqua são aqueles em que facilidades tecnológicas, como dispositivos móveis e redes de comunicação sem fio, trazem novas possibilidades de acesso e interação de seus usuários, como por exemplo, o acesso das informações dos pacientes, em qualquer situação e a troca de opiniões e diagnósticos disponíveis no Prontuário Eletrônico do Paciente (PEP), permitindo que dados sobre exames, fatos e situações sobre a saúde de um paciente possam ser acessados através de múltiplos dispositivos e redes heterogêneas. Em particular, ambientes de medicina ubíqua precisam oferecer suporte à mobilidade de seus profissionais, uma vez que esta é uma característica inerente à própria profissão, especialmente dos médicos. Além do caráter nômade do médico, é importante considerar que a atividade médica está sujeita a interrupções durante sua execução, uma vez que médicos passam pouco tempo em cada local ou atividade. Essa fragmentação e nomadismo das atividades poderá comprometer a produtividade do médico. Dessa forma, mecanismos que facilitem a continuidade de atividades dos profissionais, mesmo em virtude de seus constantes deslocamentos, tendem a melhorar a sua produtividade. Este é o caso desta de tese de doutorado que apresenta uma arquitetura baseada em serviços de middleware, denominada UbiDoctor, com objetivo de oferecer suporte a aplicações de medicina ubíqua, possibilitando motivar o médico a ficar menos ocioso entre atividades fragmentadas, podendo melhorar a sua produtividade. O suporte oferecido pelo UbiDoctor é dado pelos (i) serviços de gerenciamento de sessão, (ii) gerenciamento de contexto e (iii) adaptação de conteúdo. Estes serviços permitem que uma sessão iniciada em um dispositivo, possa ser concluída em outro, sem perda de informações e de tempo. O tempo de migração de sessões entre dispositivos foi verificado através de análises quantitativas e qualitativas com um grupo de médicos de um hospital particular em Recife-PE. Os resultados dos testes permitiram concluir que a solução computacional proposta possibilita o médico usar o sistema de PEP em qualquer lugar, a qualquer momento e de qualquer dispositivo, tendendo a melhorar sua produtividade

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / A convergência digital já é uma realidade nos dias atuais e tem se tornado cada vez mais acessível do ponto de vista tecnológico e econômico. A fusão digital entre a computação, mídias e comunicação, dita uma nova ordem mundial no que tange a evolução tecnológica. E seguindo esta linha em meio as mais variadas formas de tecnologias, os dispositivos móveis têm sido a principal vitrine da convergência digital. Não obstante estarem cada vez menores, estes dispositivos possuem cada vez mais capacidade de processamento, armazenamento, display e conectividade através de múltiplas interfaces de rede, inclusive TV digital. Ao convergir a TV digital para os dispositivos móveis, as características que são inerentes a esta tecnologia são trazidas tanto ao dispositivo, como para o usuário do mesmo. O ESG (Electronic Service Guide), por exemplo, é uma das mais interessantes características da TV digital móvel. Ele oferece ao usuário um bouquet de serviços dos mais variados tipos, que podem ser acessados a qualquer momento e de qualquer lugar. Porém, atualmente os ESGs funcionam como spammers de serviços, pois diferentemente da internet, o método utilizado para a publicação dos serviços é o push. Dessa forma, são oferecidos ao usuário um número considerável de serviços que o mesmo não tem interesse. Além disso, as interfaces de rede do dispositivo são subutilizadas, tanto do ponto de vista de publicação de serviços como em sua utilização como canal de retorno. O custo e disponibilidade associados à rede podem desestimular os usuários a consumir os serviços. Este trabalho investiga a hipótese de que uma vez definida uma plataforma ciente de contexto para o gerenciamento e execução de serviços, estes serão melhor selecionados, exibidos, executados. Além disso, as interfaces de rede e demais recursos do dispositivo serão melhor utilizados, maximizando a qualidade da experiência do usuário. Sendo a plataforma abstrata o suficiente, o desenvolvimento e a publicação de serviços mais complexos serão realizados de forma mais simples e rápida

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:52:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo de digitalização da televisão analógica trouxe consigo possibilidades que vão muito além da simples melhoria da qualidade do sinal recebido. O equilíbrio entre a tecnologia e os aspectos humano e social surge como caminho para o desenvolvimento de recursos, no campo do T-learning, que respeitam os diferentes contextos sócio-culturais do país, contribuem na formação de pessoas e impulsionam a inovação. Este trabalho propõe estender um conjunto de funcionalidades de um Sistema de Gestão de Aprendizagem para o contexto da TV Digital, que esteja ao mesmo tempo integrado com outras aplicações interativas, como Objetos de Aprendizagem, dispositivos móveis e ambientes Web, compartilhando a mesma base comum de informações

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3213_1.pdf: 1877704 bytes, checksum: 5ddb642d1f7d5a8d7b5f8619d28609e7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Com o avanço da maturidade das redes de comunicação sem fio e da popularidade e diversidade dos dispositivos de computação portátil, estamos chegando a um estágio onde podemos ter comunicação em qualquer lugar e a qualquer momento de uma forma mais transparente. As redes móveis ad hoc (MANETs - Mobile Ad Hoc Networks) surgem como uma infra-estrutura de comunicação essencial para dar suporte às aplicações onde é possível ter interação espontânea e o acesso/compartilhamento de informação entre os hosts móveis sem uma configuração prévia. Adicionalmente, a natureza de distribuição dinâmica e móvel das aplicações para MANETs e as características presentes nesse tipo de rede requerem a necessidade do uso de middleware específico para dar suporte ao desenvolvimento dessas aplicações. No entanto, soluções tradicionais de middleware para rede fixa não se aplicam a este cenário devido à mobilidade dinâmica dos hosts e às restrições de conectividade. Assim, tanto os desenvolvedores de middleware quanto os desenvolvedores de aplicações têm que tratar os desafios trazidos pelas características das MANETs. Além disso, as soluções propostas por trabalhos relacionados na área não contemplam todos os problemas trazidos por este ambiente. Objetivando a melhoria do desenvolvimento de sistemas distribuídos para este cenário através do reuso de software, este trabalho busca generalizar os inúmeros esforços na direção de desenvolvimento de middleware para suportar aplicações sobre MANETs. Desta forma, esta dissertação apresenta um framework de sistemas de middleware, Spontaneousware, e conseqüentemente o Sw-Bluj, um middleware para a plataforma Java Micro Edition (CLDC/MIDP) e rede Bluetooth. Por fim, foi realizado um estudo experimental formal com o propósito de evidenciar o real impacto e a contribuição do Spontaneousware, bem como do Sw-Bluj, no processo de desenvolvimento de sistemas móveis para redes ad hoc