Embedded Systems SS2013 V

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Projektangebote

ZigBee in WieDAS-Dienstplattform einbinden

Kurzbeschreibung

In diesem Projekt geht es darum ZigBee über ein Gateway und einem REST-Protokoll verfügbar zu machen und in das WieDAS-System zu integrieren. Die Zig- Bee Alliance hat einen Standard für ein Gateway definiert, über das mittels einer REST- Schnittstelle der Zugriff auf ein ZigBee-Netzwerk möglich ist. Anwendungen, die auf dieser Schnittstelle aufbauen können damit generisch mit ZigBee arbeiten ohne eine direkte Funk- verbindung haben zu müssen. Für das WieDAS-Projekt soll ZigBee integriert werden, hierfür bietet sich diese standardisierte Schnittstelle an. Als Anwendungsfall sollen die HUE-Lampen von Philips verwendet werden, die dem ZigBee-LightLink-Profil entsprechen. In einem ersten Schritt soll ein ZigBee-Gateway umgesetzt werden. Hierfür ist eine praktikable Anbindung an einen Funktransceiver oder ZigBee-fähigen USB-Stick zu finden. Die für die Anbindung der HUE-Lampen notwendige Funktionalität des REST-Protokolls wird umzuset- zen sein. Ein solcher Gateway existiert bisher nicht als offenes Projekt. Es ist ggf. möglich Ihre Umsetzung als Open Source Projekt freizugeben. In einem zweiten Schritt werden die Geräteprofile, die den HUE-Lampen entsprechen, auf die WieDAS-Gerätetypen abgebildet und ein WieDAS-Connector entwickelt, der diese ZigBee- Geräte in WieDAS verfügbar macht.

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Projektbeschreibung [1]

WieDAS-Raumknoten als ZigBee-Gerät umsetzen

Kurzbeschreibung

Für die existierenden Wandsensorknoten des WieDAS-Projekts soll eine ZigBee-basierte Firmware entwickelt werden. Hierfür sind aus dem ZigBee-Profile-Standard entsprechende Gerätetypen für die verfügbaren Sensoren auszuwählen. Für die Umsetzung soll der ZigBee-Stack der Firma Atmel, BitCloud verwendet werden. Der Fokus soll auf Geräten für die Lichtsteuerung insbesondere des LightLink- und Homeautomation-Profils gelegt werden.

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Projektbeschreibung [2]

sdds-Erweiterung: Discovery-Funktionalität

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Projektes ist es einen Discovery-Mechanismus für sdds zu konzeptionieren und umzusetzen. sdds ist für den Einsatz auf Plattformen mit minimalen Ressourcen entwickelt worden, dementsprechend sollte der Mechanismus leichtgewichtig sein. Der DDS-Standard und das für normale PC-Umgebungen empfohlene Wire-Protokoll RT- PS beschreiben einen Discovery-Mechanismus. Auf DDS-Ebene können hierfür sogenannte BuiltIn-Topics verwendet werden, der Discovery-Mechanismus also mit DDS-Mitteln umge- setzt werden. Da der DDS-Standard nicht mit Hinblick auf Sensornetze entworfen wurde, ist es notwendig die definierte Funktionalität zu reduzieren, insbesondere was die auf einem Kno- ten vorzuhaltenden und zu übertragenden Daten angeht. Hier kann es auch sinnvoll sein über die Möglichkeiten der modellgetrieben Software-Entwicklung unterschiedliche Ausprägungen vorzusehen, die individuell für einzelne Knoten ausgewählt werden können. Die Funktion des Discovery-Mechanismus sollte generell optional konfigurierbar sein. Die Möglichkeit über eine statische Konfiguration die Verbindung zwischen Knoten festzulegen sollte weiterhin gegeben sein (und macht auch im Mischbetrieb Sinn).

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Projektbeschreibung

Projektdokumentation

sdds-Erweiterung: Security-Support

Kurzbeschreibung

Die OMG bereitet derzeit eine Erweiterung des DDS-Standards für die Berücksichtigung von Security vor. Das Thema Security hat besonders im Bereich von funk- basierten Sensornetzen, die für die Hausautomation eingesetzt werden, eine wichtige Bedeu- tung. Hier ist er ohne Verschlüsselung und Authentifizierung möglich die Kontrolle über eine Wohnungssteuerung zu übernehmen, oder das Leben der Bewohner auszuspionieren. Dieses Projekt soll die Entwürfe der Security-Erweiterung für DDS mit Hinblick auf ihre Anwend- barkeit in sdds untersuchen. Eine praktikable Auswahl an Funktionalität soll danach für sdds umgesetzt werden. Hierbei ist auf die Besonderheiten von sdds bezüglich der Möglichkeit der individuellen Konfiguration von Knoten und diesbezügliche Codegenerieung zu achten, bzw. diese Möglichkeiten aktiv zu nutzen.

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Projektbeschreibung [3]

KNX in WieDAS-Dienstplattform einbinden

Kurzbeschreibung

KNX ist ein eingeführter Standard für die Hausautomation. Das Labor für Home Automation von Prof. Werntges verfügt über eine Reihe von KNX-Geräten, die für dieses Projekt verwendet werden sollen. Ziel ist es die drahtgebundene KNX-Technologie in WieDAS zu integrieren. Hierfür ist es zum einem notwendig die im KNX-Standard spezifizierten Geräte auf die existierenden WieDAS-Geräte-Beschreibungen abzubilden. In einem zweiten Schritt wird ein sogenannter Connector entwickelt, über den KNX an WieDAS ange- bunden wird.

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Projektbeschreibung [4]1

Kaffeemaschinensteuerung mit Contiki

Kurzbeschreibung

Planen Sie Ihr Projekt. Erfassen Sie zur Vorbereitung, welche Software- und Hardware-Umgebungen Sie für Ihr Projekt verwenden. Recherchieren Sie bereits existierende Vorarbeiten und die Einordnung des Projekts im Laborkontext. Welche Vorarbeiten oder existierenden Lösungen können Sie verwenden? Welche Schnittstellen oder Protokolle müssen Sie verwenden bzw. implementieren? Welche Werkzeuge und Hilfsmittel für Entwicklung und Test werden benötgt und wie werden sie bedient?

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Projektbeschreibung [5]

Staubsaugroboter - Sensornetzanbindung

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Projekts ist es einen iRobot Roomba Staubsaugroboter über DDS-Topics steuerbar zu machen. Der Roomba verfügt über eine serielle Schnittstelle über die es möglich ist die internen Sensoren abzufragen und die Aktoren zu steuern. Das Protokoll dieser Schnittstelle wird vom Hersteller veröffentlicht. Dieses Protokoll soll für die Zielplatform implementiert und die Steuerungsmöglichkeiten mittels DDS-Topics modelliert werden. Eine zu entwickelnde sdds-Anwendung soll damit die Verbindung zwischen DDS und dem Roboter herstellen. Der entsprechende Hardware-Aufbau ist ebenfalls zu entwickeln.

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Projektbeschreibung [6]

Staubsaugroboter - Steuerung

Kurzbeschreibung

Ziel dieses Projektes ist es einen Staubsaugroboter in einem Homeautomation- Szenario autonom steuern zu können. Ein Anwendungfall könnte sein: Ein Bewohner verlässt die Wohnung, der Roboter wird von seiner Ladestation in einen Raum geführt und fängt dort an zu saugen (entweder zentral gesteuert, oder über das interne Programm). Wenn der Benutzter zurückkehrt fährt der Roboter zurück zur Station (oder wenn er fertig ist . . . ). Ein Roomba wird im Projekt EM2013P07 mit einem Sensorknoten verbunden und dessen Steuerungsmöglichkeiten über DDS-Topics bereit gestellt. In diesem Projekt soll nun un- tersucht werden, welche realistische Möglichkeiten es gibt einen solchen Roboter von einer zentralen Instanz zu steuern. Existierenden Verfahren und Algorithmen sind auf ihre Ver- wendbarkeit hin zu untersuchen. Die Steuerung sollte in das WieDAS-System integriert werden, so dass über Regeln die Ak- tionen der Roboter-Steuerung ausgelöst werden können.

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Projektbeschreibung [7]

Untersuchung von Testfallgenerierungen

Kurzbeschreibung

Im Rahmen dieses Projektes sollen existierenden Lösungen und Werk- zeuge für die Testfallgenerierung gesammelt, getestet und auf ihre Einsetzbarkeit in dem For- schungsprojekt "Testframework für Automatisierungsanwendungen" mit der Eckelmann AG hin evaluiert werden. Hierzu soll am Anfang über die Sichtung von Literatur und Recherche eine Übersicht an entsprechenden Werkzeugen zusammengestellt werden. Für die anschlie- ßenden Tests und Evaluation sollen die zu untersuchenden Test- und Evaluationsparametern festgelegt und ein Plan für die Durchführung erstellt werden. Hier soll sich an wissenschaft- lich gebräuchlichen Vorgehen orientiert werden. Auf Basis des Plans wird eine Auswahl an Werkzeugen getestet und evaluiert.

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Projektbeschreibung [8]

enocean in WieDAS-Dienstplattform einbinden

Kurzbeschreibung

Im Bereich der Home Automation gewinnen die Themen drahtlose Vernetzung und Energy Harvesting zunehmend an Bedeutung. Eine kommerzielle Produktfamilie, die diese beiden Aspekte realisiert, ist EnOcean. Im Rahmen des Forschungsprojekts WieDAS wurde u.a. durch das Labor für Verteilte Systeme in Wiesbaden eine Plattform für die Inte- gration von AAL-Komponenten und den Betrieb von AAL-Anwendungen entwickelt (AAL = Ambient Assisted Living, Definition s. Literatur). Neben etlichen bereits unterstützten Kom- munikationslösungen soll mit Ihrem Projekt die WieDAS-Plattform um Unterstützung für EnOcean-Sensoren und -Aktoren erweitert werden.

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Projektbeschreibung [9]

Energy-Harvesting für WieDAS-Hardware

Kurzbeschreibung

Energy Harvesting, die Gewinnung von Energie aus der physikalischen Umwelt eines Systems, üblicherweise für dessen Betrieb, ist ein aktuelles Forschungsthema. Darüber hinaus werden Energy-Harvesting-Lösungen auch schon industriell genutzt und fließen bei der Entwicklung neuer Produkte mit ein. Mit den hierfür von der Firma Cymbet angebotenen Enwicklungskits soll eine auf Energy Harvesting basierende Stromversorgung für einen im Laborkontext extwickelten Sensorknonten realisiert werden. Neben der Anbindung der weitgehend vollständigen Hardware zur Energieversorgung ist es dazu erforderlich, den Energieverbrauch des Sensorknotens auf System- und Anwendungsebene zu reduzieren und zu verwalten.

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Projektbeschreibung [10]

Programmiersprache Forth auf Sensorknoten

Kurzbeschreibung

Die Programmiersprache FORTH existiert bereits seit den 1970er Jahren und hat bis heute in Nischen überlebt, zu denen auch der Einsatz in Embedded Systems gehört. Auch für die im Laborkontext eingesetzten ATMega128RFA1-Mikrocontroller sind FORTH-Umgebungen verfügbar. Mit diesem Projekt soll die Verwendbarkeit von FORTH mit im Labor betriebenen Sensorknoten beispielhaft gezeigt und eine kleine Sammplung von FORTH-Code für die Ansteuerung von Sensoren und Aktoren sowie zur Kommunikation ent- stehen.

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Projektbeschreibung [11]

WieDAS-Simulation mit Matlab

Kurzbeschreibung

Eingebettete Systeme bieten insbesondere durch die Verwendung spe- zieller Hardwareplatformen und Betriebssysteme sowie die Einbindung in die physikalische Umwelt besondere Herausforderungen für den Entwicklungsprozess. Oft werden daher wäh- rend früher Entwicklungsphasen Teile des eingebetteten Zielsystems und die Interaktion mit seiner physikalischen Umgebung simuliert (Software-in-the-Loop). Steht die Zielhardware fest, kann diese selbst mit der fertigen Software-Implementierung in der simulierten physikalischen Realität getestet werden; hierzu werden oft weitere Sensoren und Aktoren benötigt, die Rei- ze und Reaktionen zwischen der Hardware im Test und dem Simulationssystem vermitteln (Hardware-in-the-Loop). Für die Relisierung derartiger Simulationsumgebungen hat sich in vielen ingenieurwissenschaftlichen Bereichten die Produktfamilie MTLAB/Simulink etabliert. In diesem Projekt soll mit diesem Produkten eine Beispielhafte Hardware- und Software-in- the-Loop-Umgebung für eine einfache Helligkeitsregelung mit einem WieDAS-Sensorkonten aus dem Laborkontext aufgesetzt werden.

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Projektbeschreibung [12]

Android-Anwendung für ZigBee-Geräte

Kurzbeschreibung

Langsam aber stetig nimmt die Umsetzung von Teilen des ZigBee- Standards in Produkte für den Endkundenmarkt zu. Ein derartiges Produkt ist Philips hue, per ZigBee gesteuerte RGB-LED-Lampen für Normsockel, ergänzt durch eine Gateway-Box ("hue bridge") und Apps zur Bedienung für iOS und Antroid-Plattformen. Zwischen den Lampen und der Bridge wird das ZigBee LightLink-Profil zur kommunikation verwendet, das u.a. auch für eine experimentelle Lampenkonten auf der Bais der ATMega128RFA1-Plattfrom der Firma Dresden Elektronik verfügbar ist. Mit diesem Projekt soll eine generische Bedienmöglichkeit für ZigBee-LightLink-Geräte als Android-App entstehen, die auch eine Bedienung von Philips hue ermöglicht.

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Projektbeschreibung [13]

Lego-Mindstorms

Kurzbeschreibung

Die Lego-Mindstorms-Baukästen erfreuen sich nicht nur in Kinderzimmern, sondern auch in Schule, Ausbildung und Studium groÿer Beliebtheit. Die Entwiclungs von Robotern und deren Steuerung hat viele thematische Überlappungen mit dem Bereich Embedded Systems. Mit diesem Projekt soll im Laborkontext ein weiterer Roboter auf Basis der Logo-Mindstorms-Technologie entstehen. Konkret soll der Roboter in der Lage sein, eine von mehreren verschiedenen Benutzern über RFID-Tags zugeordneten Tassen auf ein externes Kommando hin auszuwählen im im Ausgabeschacht eines Kaffeevollautomaten zu platzeieren. Die externe Ansteuerung und Überwachung des Ablaufs soll über Bluetooth erfolgen.

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Projektbeschreibung [14]