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Master thesis . 2021
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Communication system for embedded systems

Authors: Diogo Jorge Freitas Cadavez;

Communication system for embedded systems

Abstract

Esta tese visa o desenvolvimento de um sistema genérico de comunicação para sistemas incorporados. Nos nossos dias, dados fiáveis e em tempo real são muito valiosos, uma vez que estes dados podem ser utilizados para otimizar o desempenho de um dado sistema, ou para prevenir falhas do mesmo, ter um sistema de comunicação genérico, que pode ser utilizado para os diferentes cenários possíveis, onde podemos encontrar um computador que monitoriza o comportamento de um microcontrolador, e que é capaz de fornecer dados nas condições descritas acima tem um elevado valor. Por isso, o principal objetivo da criação de um sistema como este é oferecer uma plataforma padrão que possa ser utilizada por quem quer que precise de estabelecer algum tipo de comunicação entre um microcontrolador e uma aplicação desktop ou web, de uma forma mais amigável, pois ao utilizar esta plataforma o utilizador não precisa de se preocupar com a parte da comunicação, tirando-lhe toda a frustração e dificuldades que possam surgir com a realização dessa tarefa. O trabalho que vai ser apresentado nesta tese pode ser dividido em três partes, uma biblioteca que trata da comunicação do lado do microcontrolador, uma API que comunica com o microcontrolador e a aplicação desktop, e em terceiro lugar uma aplicação desktop que mostra os dados utilizando o sistema de comunicação. (1) Esta biblioteca é implementada em C e oferece ao utilizador uma gama de funções que lhe permitem configurar facilmente o sistema de comunicação, uma vez que pode haver o desejo de utilizar diferentes tipos de comunicações, esta biblioteca deve pelo menos suportar WiFi, USB e RS485. As duas últimas ligações continuam a ser muito importantes, pois por vezes a utilização de WiFi não é uma opção fiável para a transferência de dados. A RS485 tem grande relevância para a indústria, pois o ambiente em que o microcontrolador vai ser utilizado tem muito ruído, ou implica ter uma ligação de longa distância entre o microcontrolador e o controlador/computador principal. (2) Esta API é desenvolvida em JavaScript para estabelecer a ligação entre o microcontrolador e a aplicação. (3) A aplicação foi desenvolvida usando Electron, que é um pacote node.js para construir aplicações de ambiente de trabalho multi-plataforma usando JavaScript, HTML e CSS. Esta aplicação monitorizará o microcontrolador e fornecerá ao utilizador informações sobre o comportamento do sistema, para isso o utilizador pode configurar a aplicação para mostrar as variáveis especificadas no código, que corre no microcontrolador. Para além do feedback que a aplicação fornece, o utilizador tem também a possibilidade de alterar o valor dessas variáveis e enviá-lo para o microcontrolador. Os dados recebidos podem também ser exibidos em gráficos, onde o utilizador pode escolher as variáveis que pretende correlacionar. Este sistema pode também oferecer outra funcionalidade para o utilizador, falando agora sobre a parte em desenvolvimento de um projecto, onde o utilizador pode utilizar este sistema como forma de fazer a depuração de uma forma mais fácil e organizada.

This thesis aims at developing a generic communication system for embedded systems. In our days, reliable and in real time data is very valuable, as this data can be used to optimize the performance of a given system, or to prevent system failures, so having a generic communication system, that can be used for the different case scenarios, where we can find a computer monitoring the behaviour of a microcontroller, and that is able to deliver data in the conditions described above has high value. Because of this the main purpose of creating a system like this is to offer a standard platform that can be used by whoever needs to establish some sort of communication between a microcontroller and a desktop or web app, in a more user friendly way, as by using this platform the user doesn't need to worry about the communication part, taking away all the frustration and difficulties that can arise from doing that task. The work that is going to be presented in this thesis can be divided in three parts parts, a library that handles the communication on the microcontroller side, an API that communicates with the microcontroller and the desktop app, and third a desktop application that shows the data using the communication system. (1) This library is implemented in C and offers the user a range of functions that allow him to easily setup the communication system, as there might be a desire to use different type of communications, this library shall at least support WiFi, this is crucial for situations in which a physical connection is not possible, for example if we want to monitor the function of a self-flying drone that is collecting some kind of data,and also USB and RS485 connections. The last two connections are still very important as sometimes using WiFi is not a reliable option to transfer data. The RS485 has high relevance for the industry, as the environment in which the microcontroller is going to be used has a lot of noise, or implicates having a long distance connection between the microcontroler and the main controller/computer. (2) This API is developed in JavaScript to receive the data from the microcontroller and send it to the application, the reverse can also happen. (3) The application was developed using Electron, that is a node.js package to build cross-platform desktop apps using JavaScript, HTML and CSS. This app will monitor the microcontroller and provide the user information about the behavior of the system, to do this the user can configure the app to show the variables specified in the code that runs on the microcontroller. Apart from the feedback that the app provides, the user also has the possibility to change the value of those variables and send it to the microcontroller. The received data can also be displayed in graphs, where the user can choose the variables that he pretends to correlate. This system can also offer another feature for the user, talking now about the developing part of a project, where the user can use this system as a way of doing debug in a more easy and organized way.

Country
Portugal
Related Organizations
Keywords

Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering, Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering, Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática, Engenharia electrotécnica, electrónica e informática, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering

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