Over the last decades, the effects of climate change have become increasingly evident across natural environments. Apart from other areas, climate change poses a serious threat on water quality. More specifically, it is expected that the effects of global warming around the world will severely limit our ability to control the spread and occurrence of Harmful Algal Blooms (HABs) in the future. A HAB episode is characterised by rapid proliferation of algal biomass which can cause major implications on the environment, the ecosystems, on human health, the economy, and societies overall. One way of detecting the presence of algae is to determine the chlorophyll-a concentration levels in water. This project proposes an embedded system for early algae detection in water samples by means of chl-a fluorometry. The system makes use of a constructed sensor to detect chl-a fluorescence emission. Two versions of the sensor were designed and implemented, both of which were calibrated and then tested. Afterwards, the results were presented, and the system’s performance was evaluated and discussed. Lastly, it was concluded that the performance of the system was adequate for detecting a 50 μg/L limit of chl-a concentration, however, careful testing of the site is required for field applications in samples of natural water. / ­Under de senaste decennierna har effekterna av klimatförändringar blivit allt tydligare i naturliga miljöer. Förutom andra områden utgör klimatförändringarna ett allvarligt hot mot vattenkvaliteten.  I synnerhet förväntas effekterna av global uppvärmning över hela världen begränsa vår förmåga att kontrollera spridningen och förekomsten av skadliga algblomningar (HAB) i framtiden. En HAB-episod kännetecknas av snabb spridning av algbiomassa som kan orsaka stora konsekvenser för miljön, ekosystemen, människors hälsa, ekonomin och samhället i stort. Ett sätt att upptäcka förekomsten av alger är att bestämma klorofyll-a-koncentrationsnivåerna i vatten.  Detta projekt föreslår ett inbyggt system för tidig algedetektering i vattenprover med hjälp av chl-a fluorometri. Systemet använder en konstruerad sensor för att detektera chl-a-fluorescensemission. Två versioner av sensorn designades och implementerades, båda kalibrerades och testades sedan. Därefter presenterades resultaten och systemets prestanda utvärderades och diskuterades.  Slutligen drogs slutsatsen att systemets prestanda var tillräcklig för att detektera 50 μg/L-gräns för chl-a-koncentration, men noggrann testning av platsen krävs för fältapplikationer i prover av naturligt vatten.

Syftet med projektet är att konstruera en inverterad pendel som sedan med hjälp av reglertekniska metoder ska stabiliseras. De linjära regulatorer som prövats är Proportionell, Integrerande och Deriverande (PID) -regulatorn och Linnear Quadratic Gaussian (LQG) -regulatorn som båda är populära och beprövade i industrin. PID-regulatorn är den absolut mest använda regulatorn medan LQG-regulatorn är mer raffinerad och i vissa avseenden en optimal regulator. Regulatorerna programmerades in i mikrokontrollern Arduino Nano som skickar signaler till en motordrivare som styr den stegmotor som ska balansera pendeln. Mycket av arbetet har handlat om att skapa en uppställning som tillåter goda förutsättningar för att pröva regulatorerna. I uppställningen finns delar som utformats i Computor-Aided design (CAD) -verktyget OpenSCAD och skrivits ut på en 3D-skrivare. Den givare vi använt för att mäta pendelns vinkel är en potentiometer infäst i dessa 3D-utskrivna delar. Motorn kunde styras till sin maximala kapacitet och en uppställning har skapats. Dock skulle en starkare motor och en mer robust uppställning möjliggöra en avsevärt bättre reglering. Regulatorerna klarade inte av att stabilisera systemet mer än ett fåtal sekunder, detta bland annat pågrund av tidsbrist till att justera regleringsvariablerna.

This thesis dealing with description and system design for administration keys trough the using RFID technology. The main task of this thesis is create a complete controlling algorithms for this system include operating program for platform Windows. Practically output of this thesis is system controlled by microcontroller, which make a decision based on authorisation whether man in question have an accession to the system and which keys he can take.

Avläsning av tillståndet hos en mikrobrytare kräver att den ansluts till ett I/O hos exempelvis PLC, mikrokontroller eller annan lämplig utrustning. Forsmarks Kraft-grupp AB (FKA) och avdelningen för larm och telekommunikation (NEIT) ser ett behov av att på kärnkraftsanläggningen i Forsmark installera mikrobrytare på platser där det saknas anslutningsutrustning och förmedla dess tillstånd till ett övervakande system. I denna rapport presenteras ett förslag till teknisk lösning som uppfyller FKA:s behov genom att spegla ett I/O över TCP/IP-protokoll. Lösningen har tagits fram utifrån specifika önskemål från FKA. Funktionen ska bland annat övervaka två områden med mikrobrytare, larma för fel, ha egenövervakning, ta hänsyn till signalintegritet samt baseras på generell mikrokontrollutrustning. Vi-dare har en utvärdering av tillförlitligheten gjorts samt att funktionen har testats. Resultatet presenteras som en prototyputrustning där två mikrokontrollplattformar från Arduino har använts som bas och designen har skett utifrån ett feltolerant per-spektiv. Trippelmodulär redundans, watchdog-timer, dubbelbalanserad slinga och majoritetsvotering är några av de tekniker som tillämpats. Genom en kombination av programmering och föreslagna metoder har FKA:s önskemål uppnåtts. Tillförlitlighetsutvärderingarna visar att prototyputrustningen har en mean time between failure på ungefär 3,2 år samt att sannolikheten för felfri drift i 20,000 tim-mar är ungefär 50 %. Funktionstesterna visar på goda förutsättningar för långsiktig funktionalitet gällande I/O-spegling och larmhantering. Testerna avslöjar även före-komsten av falska larm vilket har föranlett förslag om debuggning av mjukvaran in-nan driftsättning. Rapporten avslutas med en diskussion kring de uppnådda resulta-ten samt föreslagna kompletteringar och utvecklingar av prototyputrustningen. / Reading the state of a microswitch requires it to be connected to an I/O of, for ex-ample, PLC, microcontroller, or other suitable equipment. Forsmarks Kraftgrupp AB (FKA) and the department of alarms and telecommunications (NEIT) have real-ized a need to install microswitches at Forsmarks nuclear power plant at places where there are no connection equipment and redistribute its state to a monitoring system. This report presents a proposal for a technical solution that meets FKA:s needs by mirroring an I/O over TCP/IP-protocol. The solution has been developed based on specific requirements from FKA. The function should, among other things, monitor two areas with microswitches, alarm for faults, have self-monitoring, consider signal integrity, and be based on general microcontroller equipment. Furthermore, an analysis of the reliability has been made and the function has been tested. The result is presented as a prototype equipment where two microcontroller plat-forms from Arduino have been used as a base and the design has been done from a fault tolerant perspective. Triple modular redundancy, watchdog timer, double-bal-anced loop and majority voting are some of the techniques used. Through a combi-nation of programming and proposed methods, FKA:s wishes have been achieved. The reliability assessments show that the prototype equipment has a mean time be-tween failure of about 3.2 years and that the probability of faultless operation for 20,000 hours is about 50 %. The function tests show good conditions for long-term functionality regarding I/O mirroring and alarm handling. The tests also reveal the presence of false alarms, which has prompted proposals for debugging the software before deployment. The report concludes with a discussion of the results achieved as well as proposed additions and developments of the prototype equipment.

Environmental change is a fact in today’s society. Temperatures are increasing around the world. A reason for this is thought to be an increase in emissions of carbon dioxide and other hazardous substances.To reduce the load on the environment, it is important that each and every one of us works towards a greener planet. A simple and effective way to reduce the strain on the planet is by recycling. In this project, we have designed a product that will facilitate and streamline recycling.The product uses the microcontroller ATMega328P, whose task is to measure and inform about filling levels in recycling containers with the help of ultrasonic sensors. This data will then be transmitted with GPRS for further processing.The product has a transmitter and a receiver part. The transmitter part amplifies a PWM signal before it is transmitted. The ultrasonic waves reflect against an object before it gets picked up by the receiver part. The receiver part filters and amplifies the reflected signal which is then used to calculate the distance to the object. To make sure that it is the correct distance, the outdoor temperature is used for the calculations.It is a battery-powered product that is designed to withstand extreme temperatures and have a long battery life without allowing the price to be too high. The product is small, compact and discrete product because everything but the GPRS module sits on a 5x5 cm printed circuit board. The product is also cheap. The most expensive parts are the batteries. By making them easily exchangeable it allows for cheaper batteries to be used and therefore also makes the product as a whole cheaper.Through measurements of the needed data the product can streamline the logistics and management of recycling. The users of the product can through this gain an economical and environmental profit.KeywordsUltrasonic, sensor, low energy, battery, microcontroller, transistor amplifier, PCB, GPRS, sustainability, M2M, Internet of things. / Miljöförändringar är ett faktum i dagens samhälle. Det sker temperaturökningar runt om i världen. En anledning tros vara ett ökat utsläpp av koldioxid och andra miljöfarliga ämnen i naturen.För att minska belastningen på miljön är det viktigt att varje individ arbetar mot en grönare planet. Ett enkelt sätt att minska belastningen på planeten är genom att återvinna. I detta projekt har vi konstruerat en produkt som ska underlätta och effektivisera återvinning.Produkten använder mikrokontrollern ATMega328P, vars uppgift är att mäta och informera om fyllnadsnivåer i behållare med hjälp av ultraljudsensorer. Denna data sänds sedan ut med en GPRS-enhet för vidare behandling.I produkten finns en sändardel som förstärker en PWM-signal innan den sänds ut från produkten. Ultraljudsvågen reflekteras mot ett föremål och mottas sedan av mottagardelen i produkten, som sedan filtrerar och förstärker den reflekterade signalen. Produkten kan sedan beräkna avståndet till föremål genom en mätning och kalkylering av temperaturen på omgivningen och data från ultraljudsmätningen.Produkten är batteridriven och är anpassad för att tåla extrema temperaturer samt ha en lång batterilivslängd utan att priset rinner iväg. Produkten är liten, kompakt och diskret eftersom allt utom GPRS-modulen sitter på ett 5x5 cm kretskort. Produkten är också billig. Batterierna är de dyraste på produkten. Genom att göra batterierna utbytbara tillåter det för användande av billigare batterier, vilket också gör att produkten som helhet sjunker i pris.De noggranna mätningarna kan genom data som samlats in och distribuerats, effektivisera logistiken och hantering kring återvinning. Användarna av produkten kan genom detta tillhandahålla en ekonomisk och en miljömässig vinst.

This thesis aims to develop an e-health embedded system with a real-time operating system (RTOS), which allows users to monitor their body condition, including heart rate and breath, through Bluetooth Low Energy (BLE). Meanwhile, the device is also able to provide guidance for breathing by simulating breathing according to given parameters. In practice, the system samples the heart rate every two milliseconds. To ensure reliability and validity, results are expected to be sent in realtime. However, numerous data cannot be transmitted directly without being processed. Otherwise, the system will crash, and hard faults will occur. A general idea to solve this problem is to classify messages into two categories based on the priority. One is urgent, and the other is unimportant. Two solutions are proposed, one using a unidirectional linked list, and the second using queues. Based on an ARM micro-controller, the e-health embedded system is designed and implemented successfully. The evaluation results show that the solution using a linked list is suitable for the system, while the solution using queues is unable to solve the problem. With the help of the message classification, the urgent messages can be timely transmitted with continuous data. / Avhandlingen syftar till att utveckla ett e-hälso-inbyggt system med ett realtidsoperativsystem (RTOS), som gör det möjligt för användare att övervaka sitt kroppstillstånd, inklusive hjärtfrekvens och andetag, genom Bluetooth Low Energy (BLE). Samtidigt kan enheten också ge vägledning för andning genom att simulera andning enligt givna parametrar. I praktiken samplar systemet hjärtfrekvensen varannan millisekund. För att säkerställa tillförlitlighet och giltighet bör resultaten skickas i realtid. Annars kraschar systemet och allvarliga fel uppstår. En allmän idé för att lösa detta problem är att klassificera meddelanden i två kategorier baserade på prioritering, en är brådskande och den andra är obetydlig. Två lösningar föreslås, en med hjälp av riktad länkad lista och en annan implementerad med hjälp av köer. Resultatmässigt, baserat på en ARM-mikrokontroller, är det inbyggda e-hälsosystemet framgångsrikt designat och konfigurerat. Lösningen med en länkad lista är lämplig för systemet, medan lösningen som implementeras med köer fortfarande inte kan lösa problemet. Med hjälp av meddelandeklassificeringen är de brådskande meddelandena inte ens försenade med kontinuerlig data.

Den här rapporten beskriver ett examensarbete i elektroteknik på Kungliga tekniska högskolan. Syftet var att skapa en unik systemlösning där ett CAN-adapterkort (Controller Area Network) skulle integreras med ett system för övervakning av däcktryck i tunga fordon. Målet var att presentera mätvärden från ventilsensorer på en persondator. Systemet för övervakning av lufttryck heter J1939 – TPMS och är en färdig produkt. J1939 – TPMS skickar CAN-ramar på en CAN-buss i J1939-format. Dessa ramar ska läsas in av adapterkortet och presenteras på ett terminalprogram på en persondator. Arbetet har bestått av att utreda hur systemet J1939 – TPMS fungerar i detalj. Rollen för protokollet J1939 och dess förhållande till CAN har förklarats. Hur J1939-ramar tolkas och hur mätdata rörande TPMS avkodas har beskrivits i detalj. Principer för hur en CAN-nod fungerar har klargjorts. Baserat på detta har ett CAN-adapterkort konstruerats. Konstruktionen har inneburit komponentval, design av elektronikschema, design av mönsterkort och utveckling av inbyggd programvara. Resultatet blev ett färdigt och fungerande CAN-adapterkort som har testats med J1939 – TPMS. Kraven för projektet uppfylldes. Dock så kommer mer arbete med kortet och systemet behövas för att det ska bli en färdig produkt. Arbetet genomfördes hos Motion Control i Västerås AB i samarbete med Transeco Däckservice. / This report describes a degree project at the Royal Institute of Technology. The purpose was to create a unique system solution in which a CAN adapter card (Controller Area Network) was to be integrated with an air pressure monitoring system for heavy duty vehicles. The goal was to present measurement values ​​from valve sensors on a personal computer. The air pressure monitoring system is called J1939 - TPMS and is a finished product. J1939 - TPMS sends CAN-frames to a CAN-bus in J1939 format. These frames are to be read by the adapter card and presented on a terminal program on a personal computer. The job has been to investigate how the J1939 - TPMS system works in detail. The role of the J1939 protocol and its relationship with CAN has been clarified. Also, a detailed description of how J1939 frames are interpreted and how the measuring data TPMS is decoded is done. Principles for how a CAN node works has been clarified. Based on this, a CAN adapter card has been designed. The design has included component selection, design of electronics schema, design of computer cards and development of embedded software. The result was a ready-to-use CAN adapter card tested with J1939-TPMS. Requirements for the project were met. However, more work with the card will be needed to make it a finished product. The work was carried out at Motion Control in Västerås AB in cooperation with Transeco Däckservice (Transeco Tire Service).

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.

Detta projekt syftar till att undersöka om det går att kurskorrigera en av Weda AB:s poolrengöringsrobotar med hjälp av ett MEMS-gyroskop. Den valda rengöringsroboten styrs idag av en PLC, och konceptet är att komplettera styrenheten med ett MEMS gyroskop som kan detektera kursavvikelser. Undersökandet av möjligheterna för implementeringen börjar med att samla information om MEMS gyroskopens funktion och i vilka tekniker de används idag. Vidare utförs beräkningar mot Wedas definition av rak kurs, det resulterade i för höga krav på känsligheten i gyroskopet. Trots det otillfredsställande resultatet beslutar Weda att projektet ska fortsätta undersöka gyroskopets möjligheter. En marknadsundersöknings med 9 tillverkningsföretag genomförs i syfte att se vad marknaden erbjuder för MEMS gyroskop idag. Sedan konsulteras distribueringsföretaget Avnet som bidrar med sina kunskaper, erfarenheter och rekommendationer för konceptet. Ett av de framstående gyroskopen i undersökningen användes för att genomföra två tester. Syftet av dem var att simulera olika situationer som rengöringsroboten kan utsättas för. Resultatet visar att repetitionsnoggrannheten är god men att gyroskopet inte är tillförlitligt i låga hastigheter, vilket är en dålig egenskap för rengöringsroboten W2000 som körs med en hastighet 0,2 m/s. Testresultatet diskuterades med Bosch och dem tror att gyroskopets automatiska kalibrering är orsaken till att det inte ger tillförlitliga mätdata vid låga hastigheter. / During this project the possibilities to monitor and adjust the direction of a pool cleaning robot with a MEMS gyroscope are evaluated. The robot chosen for the evaluation is manufactured by Weda AB. The concept is to add a MEMS gyroscope to the robot, which will give the control unit (PLC) feedback regarding the direction of the robot. The evaluation includes general information about MEMS gyroscopes, where they are used, common built in errors etc. To be able to select a suitable MEMS gyroscope the needed sensitivity is calculated. The needed sensitivity is based on requirements from Weda AB. The evaluation also includes a market survey which shows that the needed sensitivity cannot be fulfilled by products available on the market. The market survey is based on nine manufacturing companies and a recommendation from a distribution company called Avnet. One of the prominent MEMS gyroscopes was used to carry out two tests. The tests were designed to mimic motions of the pool cleaning robot. The test result shows that the gyroscope has good repetition accuracy, but it is not trustworthy when the rotation speed is low. The test result was discussed with the manufacturer and they think that the non positive result is caused by the automatic calibration.

This work details the implementation of a debugger for a small embedded RISC-V system. KTH uses an in-house designed microcontroller development board for computer and electronics design courses. The boards did not incorporate hardware debugging capabilities and no prior software implementation fulfilled the requirements for the specific target system. The debugger used a hybrid software and hardware approach for achievingbasic debugging features such as breakpoints, stepping and break signals. The hybrid approach repurposed the microcontrollers debug module to enable debugging with no external hardware. The debugger implementation met all of the requirements for being ableto be used in the intended educational setting, and had a limited footprint withregard to resource usage, but with room for further optimization. / Detta arbete beskriver implementationen av en debugger för ett mindre RISC-V system. KTH använder ett internt framtaget utvecklingskort med en mikrokontroller för kurser inom programmering för inbyggda system och elektronikdesign. Korten inkluderade inte stöd för hårdvarubaserad debugging och inga befintliga mjukvarulösningar mötte kraven för det specifika systemet. Debuggern använde en blandad hårdvaru- och mjukvarulösning för att uppnå debug-funktionalitet som brytpunkter, stegning och brytsignaler. Implementationen nyttjade den i mikrokontrollern inbyggda debugmodulen(debug module) för att tillgängliggöra debugging utan någon extern hårdvara. Implementationen mötte alla krav för att kunna användas i den tilltänkta studiemiljön, och hade en begränsad resursanvändning, men med rum för ytterligare optimeringar.