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In-vehicle communication networks : a literature survey
The increasing use of electronic systems in automobiles instead of mechanical and hydraulic parts brings about advantages by decreasing their weight and cost and providing more safety and comfort. There are many electronic systems in modern automobiles like antilock braking system (ABS) and electronic brakeforce distribution (EBD), electronic stability program (ESP) and adaptive cruise control (ACC). Such systems assist the driver by providing better control, more comfort and safety. In addition, future x-by-wire applications aim to replace existing braking, steering and driving systems. The developments in automotive electronics reveal the need for dependable, efficient, high-speed and low cost in-vehicle communication. This report presents the summary of a literature survey on in-vehicle communication networks. Different in-vehicle system domains and their requirements are described and main invehicle communication networks that have been used in automobiles or are likely to be used in the near future are discussed and compared with key references
Controller Area Network
Controller Area Network (CAN) is a popular and very well-known bus system, both in academia and in industry. CAN protocol was introduced in the mid eighties by Robert Bosch GmbH [7] and it was internationally standardized in 1993 as ISO 11898-1 [24]. It was initially designed to distributed automotive control systems, as a single digital bus to replace traditional point-to-point cables that were growing in complexity, weight and cost with the introduction of new electrical and electronic systems. Nowadays CAN is still used extensively in automotive applications, with an excess of 400 million CAN enabled microcontrollers manufactured each year [14].
The widespread and successful use of CAN in the automotive industry, the low cost asso- ciated with high volume production of controllers and CAN's inherent technical merit, have driven to CAN adoption in other application domains such as: industrial communications,
medical equipment, machine tool, robotics and in distributed embedded systems in general.
CAN provides two layers of the stack of the Open Systems Interconnection (OSI) reference model: the physical layer and the data link layer. Optionally, it could also provide an additional application layer, not included on the CAN standard. Notice that CAN physical layer was not dened in Bosch original specication, only the data link layer was dened. However, the CAN ISO specication lled this gap and the physical layer was then fully specied. CAN is a message-oriented transmission protocol, i.e., it denes message contents rather than nodes and node addresses. Every message has an associated message identier, which is unique within the whole network, dening both the content and the priority of the message. Transmission rates are dened up to 1 Mbps.
The large installed base of CAN nodes with low failure rates over almost two decades, led to the use of CAN in some critical applications such as Anti-locking Brake Systems (ABS) and Electronic Stability Program (ESP) in cars. In parallel with the wide dissemination of CAN in industry, the academia also devoted a large eort to CAN analysis and research, making CAN one of the must studied eldbuses. That is why a large number of books or book chapters describing CAN were published. The rst CAN book, written in French by D. Paret, was published in 1997 and presents the CAN basics [32]. More implementation oriented approaches, including CAN node implementation and application examples, can be found in Lorenz [28] and in Etschberger [16], while more compact descriptions of CAN can be found in [11] and in some chapters of [31].
Despite its success story, CAN application designers would be happier if CAN could be made faster, cover longer distances, be more deterministic and more dependable [34]. Over the years, several protocols based in CAN were presented, taking advantage of some CAN properties and trying to improve some known CAN drawbacks. This chapter, besides presenting an overview of CAN, describes also some other relevant higher level protocols based on CAN, such as CANopen [13], DeviceNet [6], FTT-CAN [1] and TTCAN [25]
Fault Tolerant Services for Safe In-Car Embedded Systems
http://www.taylorandfrancis.com/Due to the increasing criticality of the functions in terms of safety, embedded automotive systems must now respect stringent dependability constraints despite the faults that may occur in a very harsh environment. In a context where critical functions are distributed over the network, the communication system plays a major role. First, we discuss the main services and functionalities that a communication system should offer for easying the design of fault-tolerant applications in the automotive context. Then, we review the features of the protocols that are currently considered for being used and, finally, we highlight areas where developments are still needed
Tolerância a falhas em sistemas de comunicação de tempo-real flexÃveis
Nas últimas décadas, os sistemas embutidos distribuÃdos, têm sido usados em
variados domÃnios de aplicação, desde o controlo de processos industriais até
ao controlo de aviões e automóveis, sendo expectável que esta tendência se
mantenha e até se intensifique durante os próximos anos.
Os requisitos de confiabilidade de algumas destas aplicações são
extremamente importantes, visto que o não cumprimento de serviços de uma
forma previsÃvel e pontual pode causar graves danos económicos ou até pôr
em risco vidas humanas.
A adopção das melhores práticas de projecto no desenvolvimento destes
sistemas não elimina, por si só, a ocorrência de falhas causadas pelo
comportamento não determinÃstico do ambiente onde o sistema embutido
distribuÃdo operará. Desta forma, é necessário incluir mecanismos de
tolerância a falhas que impeçam que eventuais falhas possam comprometer
todo o sistema.
Contudo, para serem eficazes, os mecanismos de tolerância a falhas
necessitam ter conhecimento a priori do comportamento correcto do sistema
de modo a poderem ser capazes de distinguir os modos correctos de
funcionamento dos incorrectos.
Tradicionalmente, quando se projectam mecanismos de tolerância a falhas, o
conhecimento a priori significa que todos os possÃveis modos de
funcionamento são conhecidos na fase de projecto, não os podendo adaptar
nem fazer evoluir durante a operação do sistema. Como consequência, os
sistemas projectados de acordo com este princÃpio ou são completamente
estáticos ou permitem apenas um pequeno número de modos de operação.
Contudo, é desejável que os sistemas disponham de alguma flexibilidade de
modo a suportarem a evolução dos requisitos durante a fase de operação,
simplificar a manutenção e reparação, bem como melhorar a eficiência usando
apenas os recursos do sistema que são efectivamente necessários em cada
instante. Além disto, esta eficiência pode ter um impacto positivo no custo do
sistema, em virtude deste poder disponibilizar mais funcionalidades com o
mesmo custo ou a mesma funcionalidade a um menor custo.
Porém, flexibilidade e confiabilidade têm sido encarados como conceitos
conflituais.
Isto deve-se ao facto de flexibilidade implicar a capacidade de permitir a
evolução dos requisitos que, por sua vez, podem levar a cenários de operação
imprevisÃveis e possivelmente inseguros. Desta fora, é comummente aceite
que apenas um sistema completamente estático pode ser tornado confiável, o
que significa que todos os aspectos operacionais têm de ser completamente
definidos durante a fase de projecto.
Num sentido lato, esta constatação é verdadeira. Contudo, se os modos como
o sistema se adapta a requisitos evolutivos puderem ser restringidos e
controlados, então talvez seja possÃvel garantir a confiabilidade permanente
apesar das alterações aos requisitos durante a fase de operação.
A tese suportada por esta dissertação defende que é possÃvel flexibilizar um
sistema, dentro de limites bem definidos, sem comprometer a sua
confiabilidade e propõe alguns mecanismos que permitem a construção de
sistemas de segurança crÃtica baseados no protocolo Controller Area Network
(CAN). Mais concretamente, o foco principal deste trabalho incide sobre o
protocolo Flexible Time-Triggered CAN (FTT-CAN), que foi especialmente
desenvolvido para disponibilizar um grande nÃvel de flexibilidade operacional
combinando, não só as vantagens dos paradigmas de transmissão de
mensagens baseados em eventos e em tempo, mas também a flexibilidade
associada ao escalonamento dinâmico do tráfego cuja transmissão é
despoletada apenas pela evolução do tempo.
Este facto condiciona e torna mais complexo o desenvolvimento de
mecanismos de tolerância a falhas para FTT-CAN do que para outros
protocolos como por exemplo, TTCAN ou FlexRay, nos quais existe um
conhecimento estático, antecipado e comum a todos os nodos, do
escalonamento de mensagens cuja transmissão é despoletada pela evolução
do tempo.
Contudo, e apesar desta complexidade adicional, este trabalho demonstra que
é possÃvel construir mecanismos de tolerância a falhas para FTT-CAN
preservando a sua flexibilidade operacional.
É também defendido nesta dissertação que um sistema baseado no protocolo
FTT-CAN e equipado com os mecanismos de tolerância a falhas propostos é
passÃvel de ser usado em aplicações de segurança crÃtica.
Esta afirmação é suportada, no âmbito do protocolo FTT-CAN, através da
definição de uma arquitectura tolerante a falhas integrando nodos com modos
de falha tipo falha-silêncio e nodos mestre replicados.
Os vários problemas resultantes da replicação dos nodos mestre são, também
eles, analisados e várias soluções são propostas para os obviar.
Concretamente, é proposto um protocolo que garante a consistência das
estruturas de dados replicadas a quando da sua actualização e um outro
protocolo que permite a transferência dessas estruturas de dados para um
nodo mestre que se encontre não sincronizado com os restantes depois de
inicializado ou reinicializado de modo assÃncrono.
Além disto, esta dissertação também discute o projecto de nodos FTT-CAN
que exibam um modo de falha do tipo falha-silêncio e propõe duas soluções
baseadas em componentes de hardware localizados no interface de rede de
cada nodo, para resolver este problema. Uma das soluções propostas baseiase
em bus guardians que permitem a imposição de comportamento falhasilêncio
nos nodos escravos e suportam o escalonamento dinâmico de tráfego
na rede. A outra solução baseia-se num interface de rede que arbitra o acesso
de dois microprocessadores ao barramento. Este interface permite que a
replicação interna de um nodo seja efectuada de forma transparente e
assegura um comportamento falha-silêncio quer no domÃnio temporal quer no
domÃnio do valor ao permitir transmissões do nodo apenas quando ambas as
réplicas coincidam no conteúdo das mensagens e nos instantes de
transmissão. Esta última solução está mais adaptada para ser usada nos
nodos mestre, contudo também poderá ser usada nos nodos escravo, sempre
que tal se revele fundamental.Distributed embedded systems (DES) have been widely used in the last few
decades in several application fields, ranging from industrial process control to
avionics and automotive systems. In fact, it is expectable that this trend will
continue over the years to come.
In some of these application domains the dependability requirements are of
utmost importance since failing to provide services in a timely and predictable
manner may cause important economic losses or even put human life in risk.
The adoption of the best practices in the design of distributed embedded
systems does not fully avoid the occurrence of faults, arising from the nondeterministic
behavior of the environment where each particular DES operates.
Thus, fault-tolerance mechanisms need to be included in the DES to prevent
possible faults leading to system failure.
To be effective, fault-tolerance mechanisms require an a priori knowledge of
the correct system behavior to be capable of distinguishing them from the
erroneous ones.
Traditionally, when designing fault-tolerance mechanisms, the a priori
knowledge means that all possible operational modes are known at system
design time and cannot adapt nor evolve during runtime. As a consequence,
systems designed according to this principle are either fully static or allow a
small number of operational modes only. Flexibility, however, is a desired
property in a system in order to support evolving requirements, simplify
maintenance and repair, and improve the efficiency in using system resources
by using only the resources that are effectively required at each instant. This
efficiency might impact positively on the system cost because with the same
resources one can add more functionality or one can offer the same
functionality with fewer resources.
However, flexibility and dependability are often regarded as conflicting
concepts. This is so because flexibility implies the ability to deal with evolving
requirements that, in turn, can lead to unpredictable and possibly unsafe
operating scenarios. Therefore, it is commonly accepted that only a fully static
system can be made dependable, meaning that all operating conditions are
completely defined at pre-runtime.
In the broad sense and assuming unbounded flexibility this assessment is true,
but if one restricts and controls the ways the system could adapt to evolving
requirements, then it might be possible to enforce continuous dependability.
This thesis claims that it is possible to provide a bounded degree of flexibility
without compromising dependability and proposes some mechanisms to build
safety-critical systems based on the Controller Area Network (CAN).
In particular, the main focus of this work is the Flexible Time-Triggered CAN
protocol (FTT-CAN), which was specifically developed to provide such high
level of operational flexibility, not only combining the advantages of time- and
event-triggered paradigms but also providing flexibility to the time-triggered
traffic. This fact makes the development of fault-tolerant mechanisms more
complex in FTT-CAN than in other protocols, such as TTCAN or FlexRay, in
which there is a priori static common knowledge of the time-triggered message
schedule shared by all nodes. Nevertheless, as it is demonstrated in this work,
it is possible to build fault-tolerant mechanisms for FTT-CAN that preserve its
high level of operational flexibility, particularly concerning the time-triggered
traffic. With such mechanisms it is argued that FTT-CAN is suitable for safetycritical
applications, too.
This claim was validated in the scope of the FTT-CAN protocol by presenting a
fault-tolerant system architecture with replicated masters and fail-silent nodes.
The specific problems and mechanisms related with master replication,
particularly a protocol to enforce consistency during updates of replicated data
structures and another protocol to transfer these data structures to an
unsynchronized node upon asynchronous startup or restart, are also
addressed.
Moreover, this thesis also discusses the implementations of fail-silence in FTTCAN
nodes and proposes two solutions, both based on hardware components
that are attached to the node network interface. One solution relies on bus
guardians that allow enforcing fail-silence in the time domain. These bus
guardians are adapted to support dynamic traffic scheduling and are fit for use
in FTT-CAN slave nodes, only. The other solution relies on a special network
interface, with duplicated microprocessor interface, that supports internal
replication of the node, transparently. In this case, fail-silence can be assured
both in the time and value domain since transmissions are carried out only if
both internal nodes agree on the transmission instant and message contents.
This solution is well adapted for use in the masters but it can also be used, if
desired, in slave nodes
Network-on-Chip
Limitations of bus-based interconnections related to scalability, latency, bandwidth, and power consumption for supporting the related huge number of on-chip resources result in a communication bottleneck. These challenges can be efficiently addressed with the implementation of a network-on-chip (NoC) system. This book gives a detailed analysis of various on-chip communication architectures and covers different areas of NoCs such as potentials, architecture, technical challenges, optimization, design explorations, and research directions. In addition, it discusses current and future trends that could make an impactful and meaningful contribution to the research and design of on-chip communications and NoC systems
State-of-the-art in Power Line Communications: from the Applications to the Medium
In recent decades, power line communication has attracted considerable
attention from the research community and industry, as well as from regulatory
and standardization bodies. In this article we provide an overview of both
narrowband and broadband systems, covering potential applications, regulatory
and standardization efforts and recent research advancements in channel
characterization, physical layer performance, medium access and higher layer
specifications and evaluations. We also identify areas of current and further
study that will enable the continued success of power line communication
technology.Comment: 19 pages, 12 figures. Accepted for publication, IEEE Journal on
Selected Areas in Communications. Special Issue on Power Line Communications
and its Integration with the Networking Ecosystem. 201
Telecommunication Systems
This book is based on both industrial and academic research efforts in which a number of recent advancements and rare insights into telecommunication systems are well presented. The volume is organized into four parts: "Telecommunication Protocol, Optimization, and Security Frameworks", "Next-Generation Optical Access Technologies", "Convergence of Wireless-Optical Networks" and "Advanced Relay and Antenna Systems for Smart Networks." Chapters within these parts are self-contained and cross-referenced to facilitate further study
Modelação e simulação de equipamentos de rede para Indústria 4.0
Currently, the industrial sector has increasingly opted for digital technologies
in order to automate all its processes. This development comes from
notions like Industry 4.0 that redefines the way these systems are designed.
Structurally, all the components of these systems are connected in a complex
network known as the Industrial Internet of Things. Certain requirements
arise from this concept regarding industrial communication networks. Among
them, the need to ensure real-time communications, as well as support for
dynamic resource management, are extremely relevant. Several research
lines pursued to develop network technologies capable of meeting such
requirements. One of these protocols is the Hard Real-Time Ethernet Switch
(HaRTES), an Ethernet switch with support for real-time communications and
dynamic resource management, requirements imposed by Industry 4.0.
The process of designing and implementing industrial networks can,
however, be quite time consuming and costly. These aspects impose
limitations on testing large networks, whose level of complexity is higher and
requires the usage of more hardware. The utilization of network simulators
stems from the necessity to overcome such restrictions and provide tools to
facilitate the development of new protocols and evaluation of communications
networks.
In the scope of this dissertation a HaRTES switch model was developed
in the OMNeT++ simulation environment. In order to demonstrate a
solution that can be employed in industrial real-time networks, this dissertation
presents the fundamental aspects of the implemented model as well as a set
of experiments that compare it with an existing laboratory prototype, with the
objective of validating its implementation.Atualmente o setor industrial tem vindo cada vez mais a optar por tecnologias
digitais de forma a automatizar todos os seus processos. Este desenvolvimento
surge de noções como Indústria 4.0, que redefine o modo de como
estes sistemas são projetados. Estruturalmente, todos os componentes
destes sistemas encontram-se conectados numa rede complexa conhecida
como Internet Industrial das Coisas. Certos requisitos advêm deste conceito,
no que toca às redes de comunicação industriais, entre os quais se destacam
a necessidade de garantir comunicações tempo-real bem como suporte a
uma gestão dinâmica dos recursos, os quais são de extrema importância.
Várias linhas de investigação procuraram desenvolver tecnologias de rede
capazes de satisfazer tais exigências. Uma destas soluções é o "Hard
Real-Time Ethernet Switch" (HaRTES), um switch Ethernet com suporte a
comunicações de tempo-real e gestão dinâmica de Qualidade-de-Serviço
(QoS), requisitos impostos pela Indústria 4.0.
O processo de projeto e implementação de redes industriais pode, no
entanto, ser bastante moroso e dispendioso. Tais aspetos impõem limitações
no teste de redes de largas dimensões, cujo nÃvel de complexidade é
mais elevado e requer o uso de mais hardware. Os simuladores de redes
permitem atenuar o impacto de tais limitações, disponibilizando ferramentas
que facilitam o desenvolvimento de novos protocolos e a avaliação de redes
de comunicações.
No âmbito desta dissertação desenvolveu-se um modelo do switch HaRTES
no ambiente de simulação OMNeT++. Com um objetivo de demonstrar uma
solução que possa ser utilizada em redes de tempo-real industriais, esta
dissertação apresenta os aspetos fundamentais do modelo implementado
bem como um conjunto de experiências que o comparam com um protótipo
laboratorial já existente, no âmbito da sua validação.Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicaçõe
Flexible management of bandwidth and redundancy in fieldbuses
Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaOs sistemas distribuÃdos embarcados (Distributed Embedded Systems – DES) têm sido usados ao longo dos últimos anos em muitos domÃnios de aplicação, da robótica, ao controlo de processos industriais passando pela aviónica e pelas aplicações veiculares, esperando-se que esta tendência continue nos próximos anos.
A confiança no funcionamento é uma propriedade importante nestes domÃnios de aplicação, visto que os serviços têm de ser executados em tempo útil e de forma previsÃvel, caso contrário, podem ocorrer danos económicos ou a vida de seres humanos poderá ser posta em causa.
Na fase de projecto destes sistemas é impossÃvel prever todos os cenários de falhas devido ao não determinismo do ambiente envolvente, sendo necessária a inclusão de mecanismos de tolerância a falhas.
Adicionalmente, algumas destas aplicações requerem muita largura de banda, que também poderá ser usada para a evolução dos sistemas, adicionandolhes novas funcionalidades.
A flexibilidade de um sistema é uma propriedade importante, pois permite a sua adaptação às condições e requisitos envolventes, contribuindo também para a simplicidade de manutenção e reparação. Adicionalmente, nos sistemas
embarcados, a flexibilidade também é importante por potenciar uma melhor utilização dos, muitas vezes escassos, recursos existentes.
Uma forma evidente de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas dos sistemas embarcados distribuÃdos é a replicação dos barramentos do sistema. Algumas soluções existentes, quer comerciais quer académicas,
propõem a replicação dos barramentos para aumento da largura de banda ou para aumento da tolerância a falhas. No entanto e quase invariavelmente, o propósito é apenas um, sendo raras as soluções que disponibilizam uma maior
largura de banda e um aumento da tolerância a falhas. Um destes raros exemplos é o FlexRay, com a limitação de apenas ser permitido o uso de dois
barramentos.
Esta tese apresentada e discute uma proposta para usar a replicação de barramentos de uma forma flexÃvel com o objectivo duplo de aumentar a
largura de banda e a tolerância a falhas. A flexibilidade dos protocolos propostos também permite a gestão dinâmica da topologia da rede, sendo o número de barramentos apenas limitado pelo hardware/software.
As propostas desta tese foram validadas recorrendo ao barramento de campo
CAN – Controller Area Network, escolhido devido à sua grande implantação no mercado. Mais especificamente, as soluções propostas foram implementadas e validadas usando um paradigma que combina flexibilidade com comunicações event-triggered e time-triggered: o FTT – Flexible Time- Triggered. No entanto, uma generalização para CAN nativo é também apresentada e discutida.
A inclusão de mecanismos de replicação do barramento impõe a alteração dos antigos protocolos de replicação e substituição do nó mestre, bem como a definição de novos protocolos para esta finalidade. Este trabalho tira partido da
arquitectura centralizada e da replicação do nó mestre para suportar de forma eficiente e flexÃvel a replicação de barramentos. Em caso de ocorrência de uma falta num barramento (ou barramentos) que poderia provocar uma falha no sistema, os protocolos e componentes propostos nesta tese fazem com que o sistema reaja, mudando para um modo de funcionamento degradado. As
mensagens que estavam a ser transmitidas nos barramentos onde ocorreu a falta são reencaminhadas para os outros barramentos.
A replicação do nó mestre baseia-se numa estratégia lÃder-seguidores (leaderfollowers),
onde o lÃder (leader) controla todo o sistema enquanto os seguidores (followers) servem como nós de reserva. Se um erro ocorrer no nó
lÃder, um dos nós seguidores passará a controlar o sistema de uma forma transparente e mantendo as mesmas funcionalidades.
As propostas desta tese foram também generalizadas para CAN nativo, tendo sido para tal propostos dois componentes adicionais. É, desta forma possÃvel ter as mesmas capacidades de tolerância a falhas ao nÃvel dos barramentos
juntamente com a gestão dinâmica da topologia de rede.
Todas as propostas desta tese foram implementadas e avaliadas. Uma
implementação inicial, apenas com um barramento foi avaliada recorrendo a uma aplicação real, uma equipa de futebol robótico onde o protocolo FTT-CAN foi usado no controlo de movimento e da odometria.
A avaliação do sistema com múltiplos barramentos foi feita numa plataforma de teste em laboratório. Para tal foi desenvolvido um sistema de injecção de faltas que permite impor faltas nos barramentos e nos nós mestre, e um sistema de medida de atrasos destinado a medir o tempo de resposta após a ocorrência de uma falta.Distributed embedded systems (DES) have been widely used in the last few decades in several application domains, from robotics, industrial process control, avionics and automotive. In fact, it is expectable that this trend will continue in the next years.
In some of these application fields the dependability requirements are very important since the fail to provide services in a timely and predictable manner
may cause important economic losses or even put humans in risk.
In the design phase it is impossible to predict all the possible scenarios of faults, due to the non deterministic behaviour of the surrounding environment.
In that way, the fault tolerance mechanisms must be included in the distributed embedded system to prevent failures occurrence.
Also, many application domains require a high available bandwidth to perform the desired functions, or to turn possible the scaling with the addition of new features.
The flexibility of a system also plays an important role, since it improves the capability to adapt to the surrounding world, and to the simplicity of the repair
and maintenance. The flexibility improves the efficiency of all the system by providing a way to efficiently manage the available resources. This is very important in embedded systems due to the limited resources often available.
A natural way to improve the bandwidth and the fault tolerance in distributed systems is to use replicated buses. Commercial and academic solutions propose the use of replicated fieldbuses for a single purpose only, either to improve the fault tolerance or to improve the available bandwidth, being the first the most common. One illustrative exception is FlexRay where the bus replica
can be used to improve the bandwidth of the overall system, besides enabling redundant communications. However, only one bus replica can be used.
In this thesis, a flexible bus replication scheme to improve both the dependability and the throughput of fieldbuses is presented and studied. It can
be applied to any number of replicated buses, provided the required hardware support is available. The flexible use of the replicated buses can achieve an also flexible management of the network topology.
This claim has been validated using the Controller Area Network (CAN) fieldbus, which has been chosen because it is widely spread in millions of
systems. In fact, the proposed solution uses a paradigm that combines flexibility, time and event triggered communication, that is the Flexible Time-
Triggered over CAN network (FTT-CAN). However, a generalization to native CAN is also presented and studied.
The inclusion of bus replication in FTT-CAN imposes not only new mechanisms but also changes of the mechanisms associated with the master replication, which has been already studied in previous research work. In this work, these
mechanisms were combined and take advantage of the centralized architecture and of the redundant masters to support an efficient and flexible bus
replication.
When considering the system operation, if a fault in the bus (or buses) occurs, and the consequent error leads to a system failure, the system reacts,
switching to a degraded mode, where the message flows that were transmitted in the faulty bus (or buses) change to the non-faulty ones.
The central node replication uses a leader-follower strategy, where the leader controls the system while the followers serve as backups. If an error occurs in
the leader, a backup will take the system control maintaining the system with the same functionalities.
The system has been generalized for native CAN, using two additional components that provide the same fault tolerance capabilities at the bus level,
and also enable the dynamic management of the network topology.
All the referred proposals were implemented and assessed in the scope of this work. The single bus version of FTT-CAN was assessed using a real
application, a robotic soccer team, which has obtained excellent results in international competitions. There, the FTT-CAN based embedded system has been applied in the low level control, where, mainly it is responsible for the
motion control and odometry.
For the case of the multiple buses system, the assessment was performed in a laboratory test bed. For this, a fault injector was developed in order to impose faults in the buses and in the central nodes. To measure the time reaction of the system, a special hardware has been developed: a delay measurement system. It is able to measure delays between two important time marks for posterior offline analysis of the obtained values
On-Chip Optical Interconnection Networks for Multi/Manycore Architectures
The rapid development of multi/manycore technologies offers the opportunity for highly parallel architectures implemented on a single chip. While the first, low-parallelism multicore products have been based on simple interconnection structures (single bus, very simple crossbar), the emerging highly parallel architectures will require complex, limited-degree interconnection networks. This thesis studies this trend according to the general theory of interconnection structures for parallel machines, and investigates some solutions in terms of performance, cost, fault-tolerance, and run-time support to shared-memory and/or message passing programming mechanisms
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