Real-time and low-cost embedded platform for car's surrounding vision system

The design and the implementation of a flexible and low-cost embedded system for real-time car's surrounding vision is presented. The target of the proposed multi-camera vision system is to provide the driver a better view of the objects that surround the vehicle. Fish-eye lenses are used to achieve a larger Field of View (FOV) but, on the other hand, introduce radial distortion of the images projected on the sensors. Using low-cost cameras there could be also some alignment issues. Since these complications are noticeable and dangerous, a real-time algorithm for their correction is presented. Then another real-time algorithm, used for merging 4 camera video streams together in a single view, is described. Real-time image processing is achieved through a hardware-software platform

Real-time FPGA-based Radar Imaging for Smart Mobility Systems

The paper presents an X-band FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) Radar Imaging system, called X-FRI, for surveillance in smart mobility applications. X-FRI allows for detecting the presence of targets (e.g. obstacles in a railway crossing or urban road crossing, or ships in a small harbor), as well as their speed and their position. With respect to alternative solutions based on LIDAR or camera systems, X-FRI operates in real-time also in bad lighting and weather conditions, night and day. The radio-frequency transceiver is realized through COTS (Commercial Off The Shelf) components on a single-board. An FPGA-based baseband platform allows for real-time Radar image processing

Real-time multi-camera video acquisition and processing platform for ADAS

The paper presents the design of a real-time and low-cost embedded system for image acquisition and processing in Advanced Driver Assisted Systems (ADAS). The system adopts a multi-camera architecture to provide a panoramic view of the objects surrounding the vehicle. Fish-eye lenses are used to achieve a large Field of View (FOV). Since they introduce radial distortion of the images projected on the sensors, a real-time algorithm for their correction is also implemented in a pre-processor. An FPGA-based hardware implementation, re-using IP macrocells for several ADAS algorithms, allows for real-time processing of input streams from VGA automotive CMOS cameras

Wireless Sensing Based on RFID and Capacitive Technologies for Safety in Marble Industry Process Control

This paper presents wireless sensing systems to increase safety and robustness in industrial process control, particularly in industrial machines for marble slab working. The process is performed by abrasive or cutting heads activated independently by the machine controller when the slab, transported on a conveyer belt, is under them. Current slab detection systems are based on electromechanical or optical devices at the machine entrance stage, suffering from deterioration and from the harsh environment. Slab displacement or break inside the machine due to the working stress may result in safety issues and damages to the conveyer belt due to incorrect driving of the working tools. The experimented contactless sensing techniques are based on four RFID and two capacitive sensing technologies and on customized hardware/software. The proposed solutions aim at overcoming some limitations of current state-of-the-art detection systems, allowing for reliable slab detection, outside and/or inside the machine, while maintaining low complexity and at the same time robustness to industrial harsh conditions. The proposed sensing devices may implement a wireless or wired sensor network feeding detection data to the machine controller. Data integrity check and process control algorithms have to be implemented for the safety and reliability of the overall industrial process

Power optimization of an 8051-compliant IP microcontroller

Several IP cells are available in the market to implement 8051-compliant microcontroller in embedded systems. Yet they frequently lack features that have become a key point in such systems, like power optimization. This paper aims at lowering the power consumption of an 8051 IP core while keeping unaltered performances, through Register Transfer Level techniques such as clustered clock gating, operand isolation and state encoding. This approach preserves the IP high-reusability and technology independence, as it only consists of modifications to the source VHDL code. A total power reduction of about 40% is achieved, with limited area overhead

Embedded computing systems design: architectural and application perspectives

Questo elaborato affronta varie problematiche legate alla progettazione e all'implementazione dei moderni sistemi embedded di computing, ponendo in rilevo, e talvolta in contrapposizione, le sfide che emergono all'avanzare della tecnologia ed i requisiti che invece emergono a livello applicativo, derivanti dalle necessità degli utenti finali e dai trend di mercato. La discussione sarà articolata tenendo conto di due punti di vista: la progettazione hardware e la loro applicazione a livello di sistema. A livello hardware saranno affrontati nel dettaglio i problemi di interconnettività on-chip. Aspetto che riguarda la parallelizzazione del calcolo, ma anche l'integrazione di funzionalità eterogenee. Sarà quindi discussa un'architettura d'interconnessione denominata Network-on-Chip (NoC). La soluzione proposta è in grado di supportare funzionalità avanzate di networking direttamente in hardware, consentendo tuttavia di raggiungere sempre un compromesso ottimale tra prestazioni in termini di traffico e requisiti di implementazioni a seconda dell'applicazione specifica. Nella discussione di questa tematica, verrà posto l'accento sul problema della configurabilità dei blocchi che compongono una NoC. Quello della configurabilità, è un problema sempre più sentito nella progettazione dei sistemi complessi, nei quali si cerca di sviluppare delle funzionalità, anche molto evolute, ma che siano semplicemente riutilizzabili. A tale scopo sarà introdotta una nuova metodologia, denominata Metacoding che consiste nell'astrarre i problemi di configurabilità attraverso linguaggi di programmazione di alto livello. Sulla base del metacoding verrà anche proposto un flusso di design automatico in grado di semplificare la progettazione e la configurazione di una NoC da parte del designer di rete. Come anticipato, la discussione si sposterà poi a livello di sistema, per affrontare la progettazione di tali sistemi dal punto di vista applicativo, focalizzando l'attenzione in particolare sulle applicazioni di monitoraggio remoto. A tal riguardo saranno studiati nel dettaglio tutti gli aspetti che riguardano la progettazione di un sistema per il monitoraggio di pazienti affetti da scompenso cardiaco cronico. Si partirà dalla definizione dei requisiti, che, come spesso accade a questo livello, derivano principalmente dai bisogni dell'utente finale, nel nostro caso medici e pazienti. Verranno discusse le problematiche di acquisizione, elaborazione e gestione delle misure. Il sistema proposto introduce vari aspetti innovativi tra i quali il concetto di protocollo operativo e l'elevata interoperabilità offerta. In ultima analisi, verranno riportati i risultati relativi alla sperimentazione del sistema implementato. Infine, il tema del monitoraggio remoto sarà concluso con lo studio delle reti di distribuzione elettrica intelligenti: le Smart Grid, cercando di fare uno studio dello stato dell'arte del settore, proponendo un'architettura di Home Area Network (HAN) e suggerendone una possibile implementazione attraverso Commercial Off the Shelf (COTS)