Programování systémů reálného času

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.

Kód
B3M35PSR
Semestr
zimní
Forma studia
prezenční
Rozsah
2p+2c
Kapacita
50
Obsazeno
40
Počet kreditů
6
Zakončení
zápočet a zkouška
Jazyk výuky
čeština
Přednášející
Obsah 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

Náplň 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