Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
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.
Obsah:
Absolvent předmětu se obeznámí se základními vlastnosti operačních systémů reálného času.
| 1. | | Úvod do systémů reálného času, požadavky, vlastnosti, aplikace |
| 2. | | Operační systém Azure RTOS (ThreadX) |
| 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. | | Více jádrové systémy a reálný čas, přehled RTOS |
Poznatky získané na přednáškách budou upevňovány na cvičeních prostřednictvím samostatní práce na semestrálním projektu. Studenti budou při práci využívat HW přípravky s procesorem STM32H753, jako vývojové prostředí STM32 cube IDE a RTOS operační systém Azure RTOS (ThreadX).
Osnovy přednášek:
Absolvent předmětu se obeznámí se základními vlastnosti operačních systémů reálného času.
| 1. | | Úvod do systémů reálného času, požadavky, vlastnosti, aplikace |
| 2. | | Operační systém Azure RTOS (ThreadX) |
| 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. | | Více jádrové systémy a reálný čas, přehled RTOS |
Poznatky získané na přednáškách budou upevňovány na cvičeních prostřednictvím samostatní práce na semestrálním projektu. Studenti budou při práci využívat HW přípravky s procesorem STM32H753, jako vývojové prostředí STM32 cube IDE a RTOS operační systém Azure RTOS (ThreadX).
Osnovy 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 |
Literatura:
Buttazzo, Giorgio C, Hard Real-Time Computing Systems, Predictable Scheduling Algorithms and Applications, Springer, 2011 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 Redmill F., Morris Ch. et al, System Safety: HAZOP and Software HAZOP, Wiley, April 1999
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/
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 13.11.2025 12:51:06, semestry: Z,L/2026-7, Z/2025-6, L/2024-5, L/2025-6, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |