Aktuelle Projekt-/Studienarbeiten

Prof. Dr.-Ing. Werner Zimmermann



SmartHome - Heimautomatisierung mit Homee
Worum geht es? Mit dem Homee-Video und der Homee-Webseite können Sie sich schlau machen. Entwickelt wird Homee von unserem Start-Up-Unternehmen Codeatelier, dessen Gründer allesamt IT-Absolventen sind. Typische Homee-Themen sind:
  • Integration von IP-Geräten in Homee: Komponenten wie schaltbare Steckdosen oder Haustürkameras haben eine IP-Schnittstelle, arbeiten aber meist mit proprietären Protokollen, z.B. Geräte von AVM oder NEST. Zur Integration in Homee sind daher Protokollhandler und Proxys notwendig.
  • IFTTT für Homee: If This Than That (IFTTT) stellt eine Plattform für das Automatisieren des Internets dar. Über einfache Rezepte können einen Vielzahl von Online-Services (Gmail, Dropbox, Box, GitHub, …) miteinander verknüpft werden. Beispielsweise kann ein in Facebook geteiltes Bild automatisch direkt in der Dropbox gespeichert werden. Homee hat intern ein eigenes Konzept für anwenderdefinierte Funktionen, soll aber auch IFTTT oder andere Möglichkeiten nutzen können.
  • Online-Wetterdaten für Homee: Die Verwendung von Wetterdaten zur Steuerung der Heizung oder der Beleuchtung liegt nahe. Für Wetterdaten gibt es im Internet eine Vielzahl von Anbietern. Leider verwenden diese Dienste unterschiedliche Schnittstellen, so dass für die Einbindung eine möglichst universelle Lösung gefunden werden sollte.
Die Heimautomatisierungsthemen werden im Team mit unseren IT-Absolventen Waldemar Wunder, Jochen Schöllig und Tobias Graf bearbeitet. Kontaktieren Sie die Codeatelier-Entwickler bitte zunächst direkt und melden Sie sich anschließend bei mir.


Evaluation neuer Microcontroller-Entwicklungsumgebungen und Entwicklungsboards
In Computerarchitektur, Echtzeitsysteme und Systemtechnik arbeiten wir derzeit mit Dragon12-Entwicklungsboards, weil der HCS12 Mikrocontroller anspruchsvoll genug ist, um als Beispiel auch für komplexere Architekturen zu dienen, aber auch einfach genug, um ihn in endlicher Zeit beherrschen zu können. Mindestens genauso wichtig aber ist, dass mit CodeWarrior eine professionelle, aber trotzdem kostenfreie Entwicklungs- und Simulationsumgebung zur Verfügung steht, so dass Studenten jederzeit selbständig auch zu Hause an den Projekten arbeiten können.
Da sich Angebot und Verfügbarkeit der Chip-Hersteller ständig verändert, beobachten wir laufend den Markt. In dieser Arbeit soll analysiert werden, ob sich ARM Cortex-M-Mikroprozessoren, die neuerdings von vielen Herstellern angeboten werden, für unsere Zwecke eignen, auch weil sie im Hinblick auf zukünftige Internet-of-Things-Aufgaben leistungsfähiger sind. Bei der Untersuchung sind zwei Schwerpunkte zu setzen:
  • Analyse des Angebots an Evaluationsboards, z.B. von evbplus.com: Der Hersteller der Dragon12-Boards bietet auch Entwicklungsboards auf ARM-Basis an. Es soll untersucht werden, ob und mit welchem Aufwand unsere bisherigen Laborprojekte auf diese oder andere ARM-Boards umgestellt werden können.
  • Analyse des Angebots an Entwicklungsumgebungen, z.B. ARM Keil: Es soll untersucht werden, wie gut verschiedene ARM-Entwicklungsumgebungen für unsere Laborprojekte einsetzbar sind. Wichtig dabei ist, dass die Entwicklungsumgebung leicht installierbar ist, kostengünstig, am besten kostenlos für Studenten verfügbar ist und wie gut die Debug-Umgebung Hardware so simulieren kann, dass Studenten die Vorbereitung auch komplexerer Laborprojekte möglichst weitgehend selbständig durchführen können.
Die beiden Teilaufgaben sollten in enger Zusammenarbeit in einem Team von 2 oder 3 Studierenden bearbeitet werden.

Simulink-Autocoder Board-Support-Package für das Dragon12-Board
In Matlab/Simulink lässt sich automatisch C-Code aus Simulink-Modellen erzeugen, der auf den Dragon12-Mikrocontroller-Boards ausgeführt werden kann. Als Laufzeitumgebung auf dem Board und als Treiber für die verschiedenen Hardwareschnittstellen (Timer, Digital-I/Os, A/D-Umsetzer usw.) wird eine vorhandene Hardware Abstraction Library HAL verwendet. Für die Kopplung zwischem dem automatisch generierten C-Code und der HAL ist derzeit noch "von Hand" zu programmierender C-Code notwendig. In dieser Arbeit soll ein "Board Support Package" entwickelt werden, mit dessen Hilfe die direkte Konfiguration der Laufzeitumgebung sowie die Ansteuerung der Hardwareperipherie ebenfalls durch die automatische Codegenerierung abgedeckt wird. Dazu sind sogenannte Template-Files zu schreiben, die vom Codegenerator für die Codeerzeugung verwendet werden können, sowie Simulink- Blöcke für die Hardwarekomponenten, die direkt in Simulink-Modelle eingebaut und über die üblichen Konfigurationsdialoge konfiguiert werden können.
Bei dieser Arbeit handelt es sich um eine Mischung von klassischer Embedded Software-Entwicklung in C und moderner modellbasierter Entwicklung mit automatischer Codegenerierung. Notwendig sind Erfahrungen mit dem Dragon12-Entwicklungsboard aus dem Labor zu Computerarchitektur und Erfahrungen in der Bedienung von Simulink aus dem Labor zu Regelungstechnik. Regelungstechnische Kenntnisse selbst sind bei dieser Arbeit nicht erforderlich.

Ähnlichkeitsanalyse von Source-Code
Bei der Erstellung und Wartung von Software werden häufig Varianten bestehender Softwaremodule entwickelt oder Code-Teile aus einem Programm in ein anderes kopiert. In der vorliegenden Arbeit soll ein Konzept ausgearbeitet und als Prototyp implementiert werden, bei dem eine größere Anzahl von Source-Code-Modulen automatisch auf Ähnlichkeiten und Unterschiede analysiert werden kann. Die Source-Code-Module werden in der ersten Stufe als Dateien in einem Verzeichnisbaum abgespeichert, später sollen sie in einem Versionsmanagementsystem, z.B. GIT, abgelegt werden. Die Auswertung soll modular aufgebaut werden, indem - soweit möglich, Kommandozeilenwerkzeuge wie diff, sed, awk usw. eingesetzt werden. Die Ausgabe der Analyseergebnisse soll über ein Web-Frontend erfolgen.

Virtuelle Regelstrecken mit der 3D-Animation (Virtual-Reality)-Toolbox von Matlab/Simulink
Im Systemtechnik-Labor werden Regelungen mit Hilfe von Simulationsmodellen entworfen. Die Qualität der Regelung wird dabei häufig mit Hilfe von Zeitsignalverläufen beurteilt. Zusätzlich gibt in einigen Fällen einfache Visualisierungen. In der vorliegenden Arbeit sollen komplexere Visualisierungen entworfen werden, mit denen ein springender Ball, ein Aufzugssystem, ein Portalkran und ein Flugzeug visualisiert werden können. Die zugehörigen graphischen Modelle sollen mit der 3D-Animation Toolbox unter Matlab/Simulink implementiert werden, so dass die Visualisierungen sich nahtlos in die Simulationsumgebung des Labors integrieren lassen.

Da mehrere Modelle entwickelt werden können, sind sowohl getrennte Studienarbeiten als auch eine Teamarbeit von 2 Studenten möglich.

Weitere Themen im Bereich Embedded Systems
Wenn Sie eigene Themenvorschläge haben, melden Sie sich bitte bei mir. Industriearbeiten sind als Studienarbeiten leider nicht möglich.

Software und Hardware die fliegt! - Themen der Segelflug-AG der Hochschule Esslingen

Studenten verbringen Ihre Freizeit nicht nur vor dem PC, sondern gehen manchmal auch in die Luft. Damit sie am Himmel nicht die Orientierung verlieren, ist Hard- und Software-Unterstützung hilfreich. IT-Studenten entwickeln dabei seit einigen Semestern erfolgreich mit. Ein Beispiel einer früheren Arbeit finden Sie hier. Es gibt laufend neue, interessante Aufgabenstellungen. Bitte wenden Sie sich zunächst direkt an die Segelflug AG (Email: ftag@hs-esslingen.de). Danach melden Sie sich bitte bei mir.
Software und Hardware die fährt! - Themen des Rennstalls der Hochschule Esslingen

IT-Studenten arbeiten seit mehreren Semestern erfolgreich an der Entwicklung des Formula Student Rennwagens unser Hochschule mit. Sowohl bei der Softwarentwicklung der Fahrzeugsteuergeräte als auch bei der IT-Umgebung für das Projektteam gibt es interessante Aufgaben. Der Rennstall entwickelt sowohl einen Rennwagen mit konventionellem Verbrennungsmotor als auch ein Fahrzeug mit Elektroantrieb. Bitte wenden Sie sich wegen Details der verschiedenen Themen direkt an den Projektleiter Elektronik des Rennstalls (Email: technik@rennstall-esslingen.de). Danach melden Sie sich bitte bei mir.


Prof. Dr.-Ing. Werner Zimmermann, Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences, Germany, 01 Feb 2018 *** 20548 hits ***