Realized projects 2020

Návrh spolehlivých systémů v FPGA s použitím bezpečnostních kódů (Design of dependable system based on error control codes for FPGA) - (DP - Pail Vojtěch)
- Prozkoumejte existující metody řešení.
- Analyzujte vlastnosti různých typů kombinačních obvodů pomocí sady benchmarků z hlediska odolnosti proti poruchám. Využijte simulační software dostupný na KČN.
- Na základě takto získaných dat nalezněnte vhodný bezpečnostní kód, který bude schopen tyto poruchy detekovat, popř. i opravovat tak, aby redundance (area ovehead) byla co nejmenší.
- Specifikujte požadavky na úpravu simulačního softwaru tak, aby obsahoval podporu pro výběr nejvhodnějšího kódu.
- Navržený způsob řešení ověřte na několka příkladech konkrétních obvodů a kódů.
- Vytvořte klasifikaci obvodů s hlediska možností opravy/detekce poruch.

Nástroj pro generování bezpečnostních kódu ve VHDL s pomocí programu Wolfram Mathematica (Error control code generator tool in VHLD language using Wolfram Mathematica) - (BP - Ganeev Timur)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Navrhněte a naprogramujte nástroj (sadu nástrojů) v prostředí Wolfram Mathematica umožňující generovat bezpečnostní kódy.
3. Vstupem do generátoru budou základní parametry pro zvolený bezpečnostní kód (počet vstupních vodičů, název výstupních souboru apod.).
4. Výstupem generátoru budou 3 VHDL soubory sloužící jako kodér, dekodér a testbench pro zvolený kód.
5. Zaměřte se zejména na základní paralelní kódy: sudá parita, Hammingův kód rozšířený Hammingův kód a dále pak na seriové kódy, jako jsou kódy generované mnohočleny (cyklický kód).
6. Pro každý kód vytvořte několik příkladů, na kterých v simulačním nástroji ModelSim ukážete správnou funkci generovaných souborů.
7. Zároveň pro každý vytvořený příklad zjistěte spotřebované zdroje při implementaci v FPGA obvodu.
8. Výsledné řešení řádně otestujte.

Nástroj pro generování násobiček a děliček ve VHDL s pomocí programu Volfram Mathematica (Multiplier and divider circuit generator tool in VHLD language using Wolfram Mathematica) - (BP - ~~Kougl Ladislav~~)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Navrhněte a naprogramujte nástroj (sadu nástrojů) v prostředí Wolfram Mathematica umožňující generovat násobičky a děličky.
3. Vstupem do generátoru násobičky a děličky bude typ operace, šířka vodičů a počet bitů na číslici.
4. Generátor násobičky bude umožňovat násobení čísel bez znaménka, čísel v doplňkovém kódu a to i za použití relativních číslic.
5. Generátor děliček bude umožňovat dělit celá čísla a čísla menší než jedna. Zaměřte se i na použití dělení čísel využívající metody SRT.
6. Pro každý typ násobení a dělení vytvořte několik příkladů, na kterých v simulačním nástroji ModelSim ukážete správnou funkci generátorů.
7. Zaměřte se na prezentaci algoritmu násobení a dělení v programu Wolfram Mathematica tak, aby byl zřejmý jejich princip.
8. Výsledné řešení řádně otestujte.

Dálkově ovládané 4kolé vozítko využívající platformu Arduino (4-wheels vehicle using the Arduino platform with a remote control ) - (BP - Zemánek Martin)
- Prozkoumejte existující řešení dálkově ovládaných 4kolých vozítek
- Navrhněte vlastní řešení řízení 4kolého vozítka s pomocí platformy Arduino
- Aplikace pro Arduino bude umožňovat řízení každého kola tak, aby bylo možné jezdit všemi směry.
- Veškeré řízení pohybu vozítka bude provedeno s pomocí dálkového ovládání.
- Vozítko bude na sobě obsahovat další senzory potřebné pro pohyb a LED diody pro signalizaci směru.
- Navržené řešení zrealizujte a řádně otestujte.

Platforma pro podporu interaktivního městského mobiliáře využívající procesor ESP32 (ESP32 Based Platform Supporting Interactive Street Furniture) - (BP - Topič Jakub)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Pomocí metod softwarového inženýrství navrhněte vlastní řešení vyhovující níže uvedeným požadavkům.
3. Navržené řešení zrealizujte, naprogramujte, řádně ho zdokumentujte a otestujte.
4. Výsledné řešení bude zahrnovat řídicí jednotku, instalovanou do laviček a stolů, a webovou aplikaci.
5. Řídicí jednotka bude postavena na vlastním HW (založeném na ESP32) a bude splňovat následující požadavky:
  - podpora nabíjení mobilních zařízení a měření spotřeby přes USB porty,
  - komunikace s regulátory solárních panelů,
  - měření napětí záložních baterií,
  - spínání LED osvětlení a ventilátoru,
  - měření meteorologických dat (teplota, tlak, vlhkost),
  - možnost vzdálené aktualizace firmware.
6. Webová aplikace bude dostupná přes internet a bude sloužit k zobrazení naměřených dat a ke správě a konfiguraci instalovaných řídicích jednotek.
7. Řídicí jednotky budou komunikovat se serverovou částí webové aplikace prostřednictvím sítě internet, ke které se připojí přes WiFi.

Platforma pro chytrou domácnost využivající WIFI spojení jednotek s RaspberryPI (The smart home platform based on RaspberryPI using WIFI connection) - (BP - Trejdl Tomáš)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Pomocí metod softwarového inženýrství navrhněte vlastní řešení vyhovující níže uvedeným požadavkům.
3. Navržené řešení zrealizujte, naprogramujte, řádně ho zdokumentujte a otestujte.
4. Požadavky:
  - základem celého zařízení bude webová aplikace běžící na platformě RaspberryPI
  - pro jednotlivá zařízení v domácnosti použijte modul s ESP8266 a implementujte vlastní firmware v prostředí Arduino
  - zařízení spolu budou komunikovat prostřednictvím wifi sítě
  - v domácnosti bude možné sledovat teplotu a detekovat otevření dveří
  - ovládat bude možné zásuvky a světla
  - aplikace bude umožňovat konfiguraci zařízení s pomocí webové aplikace
  - dale bude možné graficky zobrazovat průběh teploty
  - zaměřte se hlavne na efektivní práci s větším množstvím modulů
  - jednoduchý protokol pro komunikaci s možností snadného rozšíření

Zařízení pro monitorování a zobrazování informací o aktuálním stavu provozu automobilu (The automotive data logging device) - (BP - Bohm Jakub)
- Prozkoumejte existující řešení.
- Vyberte vhodnou HW platformu.
- Vyberte vhodný programovací jazyk.
- Navrhněte vlastní řešení splňující tyto požadavky:
  - malé kompaktní zařízení
  - zařízení bude obsahovat display, GPS modul, akcelerometr, RTC obvod, A/D převodníky
  - zařízení bude umožňovat zobrazování hodnoty z A/D převodníku a dalších čidel
  - bezdrátová komunikace s mobilním telefonem
  - možnost konfigurace
- Výsledné řešení zrealizujte a řádně otestujte.

Dálkově ovládaná meteostanice s nízkou spotřebou (The remotely controlled low power weather station) - (BP - Jilek Vojtěch)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Navrhněte a zrealizujte zařízení pro vzdálené měření meteorologických dat
3. Zařízení bude splňovat tyto požadavky:
  - stanice bude poskytovat měření teploty, vlhkosti, tlaku a koncentrace CO2
  - jako řídicí platformu použijte Arduino s procesorem ATmega2560
  - zařízení bude komunikovat s pomocí bluetooth a SMS zpráv s mobilním telefonem
  - pomocí vzdálené komunikace bude možné zařízení konfigurovat
  - zařízení bude umožňovat záznam naměřených dat
  - celý návrh bude proveden s ohledem na nízkou spotřebu
  - pro výsledné zařízení naprogramujte obslužnou aplikací
  - aplikaci implementujte v jazyku C
  - výsledné řešení řádně otestujte

Programovatelný generátor průběhu (sinus, trojúhelník, obdélník) (Programmable wave generator (sine, triangle, square)) - (BP - Hevessy Karel)
1. Prozkoumejte existující řešení generování průběhů s pomocí DDS generátorů.
2. Navrhněte a zrealizujte zařízení pro generování sinusového, trojúhelníkového a obdélníkového průběhu.
3. Pro zařízení vyberte vhodnou platformu pro řízení DDS generátorů.
4. Zařízení bude možné ovládat s pomocí grafického dotykového displeje.
5. Pro výsledné zařízení naprogramujte obslužnou aplikaci.
6. Aplikaci naprogramujte v jazyce C/C++.
7. Výsledné zařízení otestujte.

Zařízení pro sledovaní domácnosti pomocí vestavěných systémů využívající GSM síť k přenosu dat (Smart home embedded surveillance device communicating with a mobile network) - (DP - Procházka Vojtěch)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Navrhněte a zrealizujte vlastní zařízení umožňující sledování domácnosti.
3. Zaměřte se zejména na možnost přenášet data mezí zařízením a vzdáleným serverem s co možná nejnižší spotřebou energie.
4. Zařízení navrhněte tak, aby bylo možné přenášet větší objem dat.
5. Pro demonstraci správné funkce připojte k zařízení kameru a v určitých intervalech přenášejte statické fotografie.
6. Vytvořte jednoduchý server pro příjem dat ze vzdáleného zařízení.
7. Výsledné řešení otestujte a proveďte analýzu spotřeby v závislosti na množství přenášených dat.

Aplikace pro analýzu průmyslových sběrnic včetně hardwarového trigeru (Application for analysis of industrial buses with hardware trigger) - (BP - Olekšák Matuš)
1. Prozkoumejte existující řešení.
2. Navrhněte a zrealizujte vlastní aplikaci pro analýzu a zpracování dat z průmyslových sběrnic.
3. Systém musí umožnit zachycení komunikace přes CAN sběrnici v režimu CAN FD, sériové linky, HTTP streamu a veškerou komunikaci přes Ethernet.
4. Aplikace musí být ovladatelná přes webové API.
5. Aplikace musí být schopná konfigurovat jednotlivé platformy, které budou obsahovat uživatelem zvolené sběrnice.
6. Pro synchronizaci a vytváření značek navrhněte a zrealizujte jednoduchý hardware, umožňující spouštět analýzu a vytvářet značky na základě stisknutého tlačítka.
7. Výsledné řešení otestujte.