Praktikum: Sensornetze (SS2013)
Übersicht
Seit 2005 beschäftigt sich der Lehrstuhl für Informatik V mit drahtlosen Sensornetzwerken (Wireless Sensor Networks, WSN). Diese bestehen aus Sensorknoten, die zwar - jeder für sich genommen - nur geringen Speicher und Rechenleistung haben, aber in ihrer Gesamtheit dennoch außergewöhnliche Leistungen vollbringen können. Eine zentrale Voraussetzung dafür ist ihre Kommunikationsfähigkeit, d.h. jeder Sensorknoten besitzt eine Funkschnittstelle und ggf. weitere Schnittstellen zum Informationsaustausch untereinander.
In diesem Praktikum sollen grundlegende Kenntnisse der Software-Entwicklung für eingebettete Systeme am Beispiel eines drahtlosen Sensornetzes vermittelt werden. Als Hardware-Grundlage für die Sensorknoten dienen in diesem Praktikum die aus Studienbeiträgen finanzierten tragbaren Wireless-Entwicklungssysteme eZ430-Chronos von Texas Instruments (TI). Auf diesen Uhren kann das am Lehrstuhl für Informatik V entwickelte Betriebssystem SmartOS zum Einsatz kommen.
Organisatorisches
Am Dienstag, den 16.04.2013, findet um 14:00 Uhr eine Einführungsveranstaltung im Raum BH003 statt. Dort werden die unten aufgeführten Praktikumsthemen noch einmal detailliert erläutert sowie die freien Themen vergeben. Jedes Thema kann in Gruppen von 2-3 Studenten bearbeitet werden. Wer Interesse an einem der angebotenen Themen hat, kann sich dieses ab sofort reservieren lassen.
Die Betreuer stehen bei Fragen, die während der Einarbeitung und der Praktikumsdurchführung auftauchen, gerne zur Verfügung! Weitere Informationen zu den einzelnen Themen stehen den Praktikumsteilnehmern (bei Bedarf) auf der WueCampus-Seite des Praktikums bereit. Der dafür notwendige Zugangsschlüssel wird in der Einführungsveranstaltung bekannt gegeben.
Die erfolgreiche Teilnahme wird durch einen Leistungsschein bzw. ECTS-Punkten belohnt. Für weitere Auskünfte stehen die Betreuer gerne zur Verfügung!
Themenübersicht
- Implementierung eines Network-on-Chips Für zukünftige Many-Core-Systeme (wie z.B. Intels SCC) sind Bussysteme nicht länger geeignet, da sie (nur schlecht bis gar) nicht skalieren. "Network-on-Chips" lösen dieses Problem und sind daher DIE bevorzugte Kommunikationsinfrastruktur. In diesem Praktikum soll ein NoC mit Deflective-Routing in einer Hardware-Beschreibungssprache (z.B. VHDL, SystemC, ...) implementiert und für unsere Xilinx FPGA-Boards synthetisiert sowie evaluiert werden. Die Bearbeitung dieses Themas erfolgt idealerweise in einer Gruppe von etwa drei Teilnehmern. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in der Beschreibung von Hardware.
- Treiber für die drahtlose Kommunikation Das Herz der eZ430-Chronos bildet der
Mikrocontroller CC430F6137. Dieser hat bereits einen CC1101 Funkchip integriert, der
eine drahtlose Kommunikation ermöglicht. Ziel dieser Arbeit ist es, einen SmartOS-Treiber für ebendiesen Funkchip zu implementieren, um so den Datenaustausch mit anderen Sensorknoten zu etablieren. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in C sowie in der Entwicklung eingebetteter Systeme (hardware-nahe Programmierung). - Armbanduhr-Funktionalität Da sich die eZ430-Chronos wie eine Armbanduhr am
Handgelenk tragen läßt, liegt es nahe, eine Uhren-Funktionalität zu implementieren. Dies beinhaltet neben der sekundengenauen Zeitangabe auch die Verwaltung des Datums, sowie diverse Zusatzfunktionen wie Stopp-Uhr, Timer oder Alarm. Ziel ist es, oben genannte Funktionen mit SmartOS zu realisieren, sowie den dazugehörigen Display-Treiber für die Anzeige der diversen Daten zu implementieren. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in C sowie in der Entwicklung eingebetteter Systeme (hardware-nahe Programmierung). - Sensorik Die eZ430-Chronos bietet als Entwicklungssystem natürlich auch eine Reihe von Sensoren. In dieser Arbeit sollen SmartOS-Treiber für den Temperatur-, den Luftdruck- (bzw. Höhenmesser), den 3-Achsen Beschleunigungs- und den Batteriespannungssensor implementiert werden. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in C sowie in der Entwicklung eingebetteter Systeme (hardware-nahe Programmierung).
- Drahtlose Kommunikation mit dem PC Die eZ430-Chronos werden mit einem USB-Stick geliefert, der per se die drahtlose Kommunikation mit den Uhren erlaubt. Dieser
Stick verwendet den CC1111 Funkchip von TI. Ziel ist es zunächst, eine drahtlose Kommunikation zwischen zwei solchen USB-Sticks zu etablieren, um im Anschluß daran den Datenaustausch zwischen einem PC und einer eZ430-Chronos zu ermöglichen. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in C sowie in der Entwicklung eingebetteter Systeme (hardware-nahe Programmierung).
