Ανάλυση ΗΚΓ σε ενσωματώμενες εφαρμογές IoT με Λειτουργικά Πραγματικού Χρόνου (RTOS)

Κεκεμπάνος, Αντώνιος; Kekempanos, Antonios

dc.contributor.author	Κεκεμπάνος, Αντώνιος	el
dc.contributor.author	Kekempanos, Antonios	en
dc.date.accessioned	2018-03-14T10:06:08Z
dc.date.available	2018-03-14T10:06:08Z
dc.date.issued	2018-03-14
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46689
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15121
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Διαδίκτυο των Πραγμάτων	el
dc.subject	Λειτουργικό πραγματικού χρόνου	el
dc.subject	Ανάλυση ΗΚΓ	el
dc.subject	Ηλεκτροκαρδιογράφημα	el
dc.subject	Ενσωματώμενα Συστήματα	el
dc.subject	Internet of Things	en
dc.subject	FreeRTOS	en
dc.subject	Linux	en
dc.subject	Particle Photon	en
dc.subject	ECG analysis	en
dc.title	Ανάλυση ΗΚΓ σε ενσωματώμενες εφαρμογές IoT με Λειτουργικά Πραγματικού Χρόνου (RTOS)	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Συστήματα πραγματικού χρόνου και ενσωματωμένα συστήματα	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/3da586670849f84a8b8976eac50a9d19a7562c2c
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-02-07
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της ανάγκης χρήσης του λειτουργικών συστημάτων πραγματικού χρόνου στις εφαρμογές του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things), η μελέτη του λειτουργικού συστήματος πραγματικού χρόνου FreeRTOS, η πειραματική εφαρμογή του στην αναπτυξιακή πλακέτα Digilent Zybo καθώς και η ανάπτυξη εφαρμογής ανάλυσης καρδιογραφήματος ΗΚΓ (ECG) στην αναπτυξιακή πλακέτα Particle Photon. Αρχικά καταγράφονται οι συνθήκες στο περιβάλλον του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things, IoT) με ιδιαίτερη αναφορά στις προκλήσεις που ενέχει ο σχεδιασμός ενός ΙοΤ προϊόντος. Έπειτα, αναλύεται το πως η χρήση ενός κατάλληλου λειτουργικού συστήματος πραγματικού χρόνο (Real time Operating System, RTOS) μπορεί να δώσει λύση στην αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων και να περιορίσει σημαντικά το χρόνο ανάπτυξης. Τέλος, παραθέτονται και σχετικά παραδείγματα από την βιβλιογραφία στα οποία έχει μελετηθεί η χρήση RTOS στο ΙοΤ. Στην συνέχεια, γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση του FreeRTOS που εκθέτει το πεδίο χρήσης του, τα κυριότερα χαρακτηριστικά του και την θέση που κατέχει στην αγορά σήμερα. Έπειτα αναφέρονται οι βασικότερες έννοιες του με παραδείγματα της προγραμματιστικής διεπαφής που παρέχει. Στη συνέχεια ακολουθεί μια συνοπτική σύγκριση μεταξύ FreeRTOS και Linux που αφορά τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους ώστε να γίνει αντιληπτό το πεδίο χρήσης του καθενός λειτουργικού. Μετά την θεωρητική μελέτη του FreeRTOS αναπτύχθηκε μια εφαρμογή επίδειξης σην αναπτυξιακή πλακέτα Digilent Zybo για την παρουσίαση της λειτουργίας του FreeRTOS. Το Ζybo χρησιμοποιεί το Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC και γίνεται περιγραφή τόσο της εγκατάστασης του FreeRTOS όσο και της προετοιμασίας του υλικού που αφορά τον προγραμματισμό του FPGA για την σύνδεση των περιφερειακών. Τέλος παρουσιάζεται η ανάπτυξη της εφαρμογής καταγραφής κι ανάλυσης καρδιογραφήματος ΗΚΓ (ECG) στο Particle Photon. Η εφαρμογή αυτή βασίζεται σε προηγούμενη εργασία [5] του εργαστηρίου και το σημείο αφετηρίας για την ανάπτυξη στο Particle Photon είναι ο έτοιμος κώδικας C ο οποίος όμως προορίζεται για εκτέλεση σε περιβάλλον Linux. Έτσι παρουσιάζονται τα στάδια της μετατροπής του για εκτέλεση στο Photon και στη συνέχεια η προσθήκη της δυνατότητας καταγραφής πραγματικού σήματος καρδιογραφήματος ECG σε πραγματικό χρόνο ως επίσης και η αποστολή του σήματος μαζί με τα αποτελέσματα της ανάλυσης σε οποιοδήποτε σταθμό μέσω διαδικτύου.	el
heal.abstract	The scope of this thesis is the study of the key challenges in development of applications for the IoT environment and how the use of a Real Time Operating System can help to overcome these difficulties, the study of FreeRTOS accompanied with a demo application on Digilient Zybo and the porting of an ECG analysis application to Particle Photon development board. After a general description of the current IoT environment we focus on the main challenges in making a competitive IoT product. By taking one by one these key points we demonstrate how the use of a suitable RTOS can easily fulfill these design goals and minimize the development time. Among RTOSs FreeRTOS is the industry leading one which justifies its selection for our study. We present its main features and its current market position. Then we describe the main programming concepts in FreeRTOS with API examples where needed. A comparison between FreeRTOS and Linux is also included in order to highlight the main differences between them and give guidelines on the selection of the appropriate OS for specific applications. The development of a FreeRTOS demo application on Digilent Zybo development board was also conducted. We describe the porting of FreeRTOS to Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC which is incorporated in Zybo board as well as the FPGA programming which was necessary in order to connect the board peripherals to the ARM core inside Zynq. Finally, the development of the ECG analysis on Particle Photon is presented. The starting point was the C code of the application developed by a previous thesis [5]. This code was intended to run on a Linux environment so there was the requirement for major changes to make porting to Photon viable. Real time signal sampling and networking features were later added which allow the application to send sampled signal windows and corresponding analysis results to any station via Internet.	en
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.committeeMemberName	Σιόζος, Κώστας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	76 σ.
heal.fullTextAvailability	true