Eingebettete Betriebssysteme (2020/21)

Prof. Dr. Andreas Polze
Projektbetreuung: Arne Boockmeyer, Robert Schmid, Lukas Pirl, Lukas Wenzel, Daniel Richter

Im Wintersemester 2020/2021 findet eine Vorlesung zum Thema "Eingebettete Betriebssysteme" statt. Der Umfang der Lehrveranstaltung beträgt 4 SWS. In die Bewertung der Vorlesung (6 benotete Leistungspunkte) geht die Note einer mündlichen Prüfung zu 100% ein. Eine erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ist Prüfungsvoraussetzung.

Die Verbreitung eingebetteter Systeme stieg in den letzten Jahren rasant. Bei der Softwareentwicklung für eingebettete Systeme treten Aspekte in den Vordergrund, die bei Desktopsystemen nur eine untergeordnete Rolle spielen:

  • vorhersagbares zeitliches Verhalten (Echtzeit)
  • Verwaltung von knappen Ressourcen (Speicher, Netzwerk),
  • verlässliche Kommunikationsprotokolle
  • Energieverwaltung,
  • Entwurf von Nutzerschnittstellen (headless operation)
  • Systemkonfiguration
  • Programmiersprachen und Programmiermodelle

In der Veranstaltung werden Entwurfsentscheidungen moderner eingebetteter Betriebssysteme an Hand von Bespielszenarien erläutern und ein Einblick in aktuelle Standardisierungsprozesse gegeben.

In der Vorlesung werden Algorithmen zur Verwaltung von Ressourcen wie Speicher, CPU, Netzwerk u.a. vorgestellt, an die durch viele Einschränkungen von eingebetteten Systemen besondere Anforderungen gestellt werden. Aber auch aufkommende Konzepte wie die Konfigurierbarkeit von Betriebssystemen und anwendungsspezifische Betriebssysteme werden vorgestellt. Die Lerninhalte werden für die individuelle Stofferarbeitung im Selbststudium vorher bereitgestellt. Fragen, die in der Vorbereitung aufkommen, werden dann gemeinsam geklärt und diskutiert (siehe "Termine").

Die Schwerpunkte der Praktika liegen bei Betriebssystemen für eingebettete Systeme, verteilten Echtzeitsystemen, Echtzeitsteuerung, Firmware-Programmierung und systemnaher App-Programmierung. Die Praktikumsaufgaben werden im Rahmen der Vorlesung erläutert, diskutiert und können durch die Interessen der Teilnehmenden mitgestaltet werden.

Termine

  • Mittwochs, 11:00 bis 12:30 Uhr. (üblicherweise Projektarbeit und/oder individuelle Konsultation)
  • Donnerstags, 13:30 bis 15:00 Uhr. (Vorlesung, online; Nachbesprechung Vorlesungsunterlagen oder Vorträge)

Die Lehrveranstaltung findet online statt. Anmeldung für die Mailingliste

Interface für Speicherkonfigurationen: Folien

Self Driving Carrera Cars: Folien | Video 1 | Video 2

Meditation Timer: Folien

Themen - Vorlesung

Die Lehrveranstaltung wird im "Inverted Classroom" Modus gehalten. Wir stellen Materialien zur Verfügung, die alleine oder in Gruppen bearbeitet werden können. Die Ergebnisse werden bei Bedarf in den virtuellen Meetings diskutiert.

Folgend finden sich Unterlagen zu den Vorlesungen, die laufend ergänzt werden. Zur vertiefenden Lektüre finden sich auch Verweise auf Inhalte, die über das in der Vorlesung gezeigte Material hinausgehen.

Themen - Projektarbeit

Im Rahmen der Lehrveranstaltung stellen externe Partner ihre Arbeiten im Gebiet der eingebetteten Systeme vor und bieten auch Themen für die Projektarbeit an.

Eigene Projektvorschläge von Teilnehmenden sind selbstverständlich auch möglich. Dazu können sehr gern die vorhandenen Geräte der IoT-Labs/der IoT-Vitrine am Fachgebiet verwendet bzw. auf Anfrage auch neue Hardware angeschafft werden.

  • (Hardware-)Testautomation
  • Signale von Funktastaturen auslesen
  • Maschinelles Lernen für EKG-Analyse​ (Getemed)
  • Security in Railway Systems (incyde)​
  • ​​Redundante Echtzeitkommunikation am Beispiel eines Signals der TAS-Plattform (Thales)
  • EULYNX-PoC​ (Thales, SCS, Frauscher, Pilz)
  • Lifecycle Management für FPGA (SCS)​
  • EBueF (TU Berlin, Deutsche Bahn)
  • SIL 4-Software-Entwicklungsprozess am Beispiel RaSTA (SBB)
  • Autonomous Train Operation (TU Berlin, Deutsche Bahn)
  • RailChain - Vermessung von Blockchain auf eingebetteten Systemen

Leistungserfassung

Die Endnote wird in einer abschließenden mündlichen Prüfung ermittelt. Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung ist die regelmäßige Lösung der Aufgaben im Praktikum und der Übung.