Real-time Systems Programming

Vztahy:

Předmět BE4B35PSR může při kontrole studijních plánů nahradit předmět B4B35PSR

Předmět BE4B35PSR nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět B4B35PSR (vztah je symetrický)

Předmět BE4B35PSR může být splněn v zastoupení předmětem B4B35PSR

Garant předmětu:

Michal Sojka

Přednášející:

Michal Sojka

Cvičící:

Jaroslav Klapálek, Michal Sojka

Předmět zajišťuje:

katedra řídicí techniky

Anotace:

Cílem tohoto předmětu je poskytnout studentům základní znalosti v oblasti vývoje softwaru pro řídicí či jiné systémy pracující v reálném čase. Hlavní důraz bude kladen na vestavné systémy vybavené některým z operačních systémů reálného času (RTOS). Na přednáškách se studenti seznámí s teorií systémů pracujících v reálném čase, která slouží k formálnímu potvrzení správnosti kritických aplikací. Další část přednášek bude zaměřena na bezpečnostně kritické (safety-critical) aplikace, jejichž selhání může mít katastrofické následky. Na cvičeních budou studenti řešit nejprve několik menších úloh s cílem jednak zvládnout práci se základními komponentami RTOS VxWorks a jednak změřit časové parametry OS a hardwaru, které jsou potřebné při výběru platformy vhodné pro danou aplikaci. Poté se bude řešit složitější úloha - časově náročné řízení modelu, kde bude možno plně využít vlastnosti použitého RTOS. Úlohy na cvičeních se budou řešit v jazyku C.

Požadavky:

Zájemce musí zvládat základy programování v jazyce C a programování vícevláknových aplikací. Výhodou je absolvování předmětu A0B35APO.

Stránky předmětu: https://moodle.dce.fel.cvut.cz/

Osnova přednášek:

1.Úvod do systémů reálného času, požadavky, vlastnosti, aplikace

2.Operační systém VxWorks

3.POSIX 1003.1b - přenositelné rozhraní operačních systémů reálného času

4.Referenční model systému reálného času

5.Off-line (hodinkami řízené) rozvrhování

6.Rozvrhování se statickou prioritou

7.Rozvrhování s dynamickou prioritou

8.Správa sdílených zdrojů v systémech reálného času

9.Kombinování real-time a běžných úloh

10.Vývoj bezpečnostně-kritického (safety-critical) aplikací, standardy pro funkční bezpečnost, úroveň bezpečnosti (SIL)

11.Techniky pro zvýšení spolehlivosti bezpečnostně kritického softwaru (redundance, kódování, dekompozice)

12.Studie HAZOP, software HAZOP, ukázka aplikace

13.Vícejádrové systémy a reálný čas, přehled RTOS

Osnova cvičení:

1.Základy VxWorks IDE: tvorba aplikaci, simulátor VxWorks, přístup k dokumentaci, ladění

2.VxWorks API: Mutexy, semafory

3.VxWorks API: Real-Time procesy a sdílená paměť

4.Blokování na mutexu, dědění priorit

5.Cyklická exekutiva, měření doby běhu (WCET)

6.Měření latence rozvrhovače

7.Měření latence při komunikaci po Ethernetu

8.Semestrální práce - distribuované řízení motoru v reálném čase (steer-by-wire) + vizualizace pomocí vestavěného web serveru

Cíle studia:

Studijní materiály:

Buttazzo, Giorgio C, Hard Real-Time Computing Systems, Predictable Scheduling Algorithms and Applications, Springer, 2011

(knihovna ČVUT má jeden kus, naše katedra také, další pořídíme)

Burns A. and Wellings A.: Real-Time Systems and Programming Languages (Fourth Edition), Ada 2005, Real-Time Java and C/Real-Time POSIX, Addison Wesley Longmain, 2009

(naše katedra má 1 kus)

Redmill F., Morris Ch. et al, System Safety: HAZOP and Software HAZOP, Wiley, April 1999

(naše katedra má 1 kus)

Poznámka:

Další informace:

https://wiki.control.fel.cvut.cz/psr/

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Otevřená informatika - Informatika a počítačové vědy 2016 (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - Internet věcí 2016 (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - Software 2016 (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - Počítačové hry a grafika 2016 (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)