Performance and precision of a single-board computer in a system with real-time requirements

The report aims to investigate how well a certain type of affordable embedded single board computer can hold up against today's more expensive computers in a computer system by doing various tests on a system with the specified requirements. The system has a Raspberry Pi as the single board computer which task is to control a camera based on coordinates obtained from a server as well as capture and stream a video signal on a network. The researches were conducted to check how much network traffic a single-chip computer sent in different video formats and how much CPU utilization was required. Studies were also made to ensure the accuracy of the camera control. The researches have been experimental, where several tests have been performed and analyzed. The results show that a sufficiently good accuracy can be obtained from the camera steering unit, in which two different servos have been investigated. When the video format MJPEG and H.264 are used, the single-chip computer is able to transmit a video signal up to 1280x720 at 15 fps. The system managed to download and perform calculations on an object from the server at 42.3 ms. When the entire system was up and running at the same time the Raspberry Pi didn’t manage to deliver a video signal and obtain the coordinates from the server fast enough. Depending on the video format the performance on the single-chip computer varied, but no setup managed to keep the system stable enough to reach the requirements. Rapportens syfte är att undersöka hur väl en viss typ av billigare enkortsdator kan stå sig mot dagens dyrare datorer i ett datorsystem genom att göra olika undersökningar på ett system med uppsatta krav. Systemet har en Raspberry Pi som enkortsdator och har till uppgift att styra en kamera utifrån koordinater som fås från en server samt fånga och strömma en videosignal ut på ett nätverk. De undersökningar som gjordes var att kontrollera hur mycket nätverkstrafik som enkortsdatorn sände vid olika format på videosignalen samt hur mycket CPU- utnyttjande som krävdes. Undersökningar gjordes också för att säkerställa precisionen på kamerastyrningen. Alla undersökningar har varit experimentella, där flera olika tester har utförts och analyserats. Resultatet från undersökningarna visar att en tillräckligt god precision kan fås från kamerastyrningen, där två olika servon har undersökts. När videoformaten MJPEG och H.264 används kan enkortsdatorn klara av att sända ut en videosignal upp till 1280x720 med 15 bildrutor per sekund. I systemet som testerna utfördes på klarade enkortsdatorn av att hämta och utföra beräkningar på ett objekt från servern på 42,3 ms. När hela systemet var igång samtidigt klarade dock inte Raspberry Pi av att leverera en videosignal och hämta koordinater från servern tillräckligt snabbt. Beroende på vilket videoformat som användes presterade enkortsdatorn olika bra, men det var ingen inställning som stabilt klarade av att nå kraven.