El objetivo de esta línea de investigación es el estudio y desarrollo de sistemas de software que poseen restricciones temporales, como son los Sistemas de Tiempo Real (STR) haciendo hincapié en los aspectos de simulación, planificadores y comunicaciones, en el contexto de implementación con microcontroladores.Eje: Procesamiento de Señales y Sistemas de Tiempo Rea

De Giusti, Armando Eduardo

Encinas, Diego

Iglesias, Luciano

Méndez, Mariano

Romero, Fernando

Tinetti, Fernando Gustavo

Centro de Servicios en Gestión de Información

Sistemas de Tiempo Real Distribuidos Usando Microcontroladores   Fernando Romero, Mariano Mendez, Luciano Iglesias, Diego Encinas, Armando De Giusti1, Fernando G. Tineti2  Instituto de Investigación en Informática LIDI (III-LIDI) Facultad de Informática – Universidad Nacional de La Plata  {fromero, li, dencinas, degiusti, fernando}@lidi.info.unlp.edu.ar, marianomendez@gmail.com                            1 Investigador CONICET 2 Investigador CIC Prov. de Buenos Aires. Resumen El objetivo de esta línea de investigación es el estudio y desarolo de sistemas de software que poseen restricciones temporales, como son los Sistemas de Tiempo Real (STR) haciendo hincapié en los aspectos de simulación, planificadores y comunicaciones, en el contexto de implementación con microcontroladores. Contexto  Esta línea de Investigación forma parte del proyecto "Arquitecturas multiproce- sador en HPC: software de base, métricas y aplicaciones" (11/F018) del Instituto de Investigación en Informática LIDI acreditado por la UNLP. Palabras Claves: Tiempo Real, Sistemas Embebidos, Comunicaciones, Red de Sensores, Robots, Ingeniería de Sotware. 1. Introducción Los Sistemas de Tiempo Real (STR) son sistemas que interaccionan con su entorno físico y deben satisfacer  restricciones de tiempo de respuesta explícitas [14] [7] [15] [8]. Las acciones o respuestas de estos sistemas deben ser corectas desde el punto de vista lógico y ejecutadas en un plazo de tiempo determinado. En la mayoría de los casos, los STR interactúan con el mundo físico a través de sensores (dato analógico), detectores (dato binario) y distintos tipos de actuadores. Estos sistemas generalmente están formados por un conjunto de dispositivos de Hardware y Software que trabajan de manera independiente, es decir a diferentes velocidades. Parte de las aplicaciones actuales de estos sistemas pertenecen al campo de la robótica, que es “un campo que abarca un amplio campo de tecnologías en las que la inteligencia computacional está embebida en máquinas físicas” [5] [14], creando sistemas que levan a cabo tareas que ni las máquinas comunes ni los seres humanos pueden realizar.    Para asegurar que el sistema ejecute las tareas cumpliendo con los plazos fijados, se debe realizar una planificación rigurosa de la ejecución de tareas. Este es el punto central del diseño de aplicaciones de tiempo real. Es objetivo de esta línea de investigación abordar este tema, desde el punto de vista teórico y experimental. Para elo se dispone de diversas plataformas de hardware y software para la construcción de sistemas reales. Así como también abordar el estudio del nuevo paradigma lamado “Internet of Things” (IoT)  [22] [21] [3], en el cual cosas u objetos (sensores, actuadores, tabletas, teléfonos celulares, etc.) que se conectan en un esquema de identificación única son capaces de interactuar unos con otros y cooperar. Para elo se trabaja de manera experimental con  mini-robots, plataformas de cómputo (PC, Arduino, Intel Galileo, Freescale, etc.) [Entinger] y diferentes sistemas operativos (RT-Linux, QNX, Freertos, MQX, etc.) [20] [10]. El Software de Tiempo Real presenta algunas particularidades que lo hacen diferente del software tradicional [19], entre elas encontramos:  Interacción de microcontroladores [11], y con PC.  Monitorización de comunicaciones [1]. Procesamiento de mensajes que pueden legar en intervalos iregulares o regulares.  Condiciones de concurencia, ya que al mezclarse eventos  regulares e iregulares es frecuente la concurencia y la de los procesos cuya ejecución desencadenan los eventos.  Distribución de Tareas con manejo de requerimientos de tiempos.  Control de dispositivos externos, como por ejemplo, robot [12], un drone, una planta industrial, etc., con un mayor uso de E/S [6] [16] [4].  Detección y control de condiciones de fala [2] [17].  Por lo general se trata de sistemas embebidos [13], forman parte de un entorno al cual controlan. En la actualidad existen diversas y muy variadas plataformas de hardware con las cuales se pueden construir estos STR, algunas de elas propietarias otras basadas en plataformas electrónicas de código abierto basadas en hardware fácil de usar. 2. Líneas de Investigación y Desarrolo Se plantean como temas de estudio:  Verificación  y  validación  del hardware, donde pueden encontrarse detales o resultados de simulaciones que impliquen modificaciones [9] [10].  Construcción de red de sensores en la plataforma de microcontroladores [1] [18].  Diseño y construcción de vehículos no tripulados (ej: drone) y sistema de navegación [12].  Estudio de diferentes plataformas y combinaciones de las mismas.  Odometria con robots móviles [6] [16] [4]. 3. Resultados y Objetivos De acuerdo con las tareas desarroladas y a desarolar, los resultados se enfocarán en varias direcciones relacionadas con los sistemas de tiempo real:  Construcción y uso de robots tipo vehículo autónomo para el estudio de Odometría.  Construcción de Drone con su sistema de control automático de vuelo.  Estudio de distintas plataformas de hardware: Arduino, Galileo, Spark Core, FreeScale, entre otras.  Construcción y estudio de red de Sensores. 4. Formación de Recursos Humanos En base a estos temas se están desarolando tres trabajos de seis alumnos encuadrados en el marco de la Convocatoria a Proyectos de Desarolo e Innovación de la Fac. de Informática de la UNLP. 5. Referencias [1] Akyildiz, Ian F., Weilian Su, Yogesh Sankarasubramaniam, and Erdal Cayirci. "Wireless sensor networks: a survey." Computer networks 38, no. 4 (2002): 393-422. [2] Andersen, B. L. "Method of detecting systemic fault conditions in an inteligent electronic device." U.S. Patent 6,434,715, issued August 13, 2002. [3] Atzori, L., A. Iera, G. Morabito. "The internet of things: A survey." Computer networks 54, no. 15 (2010): 2787-2805. [4] Azizi, F., N. Houshangi. "Mobile robot position determination using data from gyro and odometry." In Electrical and Computer Engineering, 2004. Canadian Conference on, vol. 2, pp. 719-722. IEEE, 2004. [5] Bekey, George A. Robotics: state of the art and future chalenges. Imperial Colege Press, 2008. [6] Borenstein, Johann, Liqiang Feng, "Gyrodometry: A new method for combining data from gyros and odometry in mobile robots." In Robotics and Automation, 1996. Proceedings., 1996 IEEE International Conference on, vol. 1, pp. 423-428. IEEE, 1996. [7] Burns, A, A, Welings. "Real-Time Systems and Programming Languages: Ada, Real-Time Java and C/Real-Time POSIX", Addison-Wesley Educational Publishers Inc., 2009. [8] Butazzo, G. C., "Hard RealTime Computing Systems", Third edition, Springer, 2011. [9] Eickhof, J., Simulating Spacecraft Systems, Springer, 2009. [10] "FreeRTOS - market leading RTOS (real time operating system) for embedded systems supporting  34 microcontroler architectures". htp:/ www.freertos.org/. [11] Jenkins, T., I. Bogost. "Designing for the internet of things: prototyping material interactions." In  CHI'14 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, pp. 731-740. ACM, 2014. [12] Jones, J. L., A. M. Flynn, Bruce A. Seiger. Mobile robots: inspiration to implementation. Vol. 2. Welesley MA: AK peters, 1999. [13] Kopetz. H., "Real-Time Systems, Design  Principles for  Distributed Embedded  Applications".  Second Edition. Springer. 2011. [14] Krishna, C. Mani. Real‐Time Systems. John Wiley & Sons, Inc., 1999. [15] Liu, J. W. S. Liu, "Real Time Systems", Integre Technical Publishing Co., Inc., 2000 [16] Rekleitis, I. M., G. Dudek, E. E. Milios. "Multi-robot exploration of an unknown environment, eficiently reducing the odometry eror." In International Joint Conference on Artificial Inteligence, vol. 15, pp. 1340-1345. Lawrence Erlbaum Associates Ltd, 1997. [17] Rohani, A., H. R. Zarandi. "An analysis of fault efects and propagations in AVR microcontroler ATmega103 (L)." In Availability, Reliability and Security, 2009. ARES'09. International Conference on, pp. 166-172. IEEE, 2009. [18] Savvides, A., M. B. Srivastava. "A distributed computation platform for wireless embedded sensing." In Computer Design: VLSI in Computers and Processors, 2002. Proceedings. 2002 IEEE International Conference on, pp. 220-225. IEEE, 2002. [19] Silberschatz, A., P. B. Galvin, G. Gagne, Operating System Concepts, 8th Edition, ISBN : 978-0-470-12872-5, Wiley, 2009. [20] The Cheddar project: A free real time scheduling analyzer, htp:/beru. univbrest.fr/~singhof/cheddar/ [21] Weber, Rolf H., and Romana Weber. Internet of Things. New York: Springer, 2010. [22] Xia, Feng, L. T. Yang, L. Wang, and Alexey Vinel. "Internet of things." International Journal of Communication Systems 25, no. 9 (2012): 1101.   

Sistemas de tiempo real distribuidos usando microcontroladores

https://digital.cic.gba.gob.ar/bitstream/11746/3329/1/Romero%20-%20Sistemas%20de%20tiempo%20real.pdf-PDFA.pdf

Sistemas de tiempo real distribuidos usando microcontroladores

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Centro de Servicios en Gestión de Información