Architecture of Embedded System for Robust Remote Control

U okviru rada razmotrene su mogućnosti implementacije mehanizama povećanja pouzdanosti ugradbenih računalnih sustava namijenjenih za rad u otežanim okolišnim uvjetima, s posebnom pažnjom na primjenu kontrolnih sustava za daljinsko upravljanje s povremenom mogućnošću udaljene komunikacije. Predložene su metode povećanja pouzdanosti sustava uvođenjem vremenske i prostorne redundancije, pri čemu su mehanizmi implementirani modifikacijom jezgre operacijskog sustava za rad u stvarnom vremenu FreeRTOS. Vremenska redundancija omogućuje paralelno izvođenje više instanci istog zadatka s provjerom rezultata, dok prostorna redundancija izvodi isti zadatak na više fizički razdvojenih, ali lokalno povezanih procesorskih platformi. Predloženi pristup omogućuje fleksibilnu implementaciju mehanizama za pouzdan rad na jeftinijim i dostupnijim procesorskim platformama koje nemaju posebno implementirane mogućnosti sklopovske redundancije. Za potrebe testiranja razvijenog okvira za povećanje pouzdanosti sustava razvijena je ispitna korisnička aplikacija koja koristi mehanizme redundancije implementirane u modificiranoj jezgri FreeRTOS operacijskog sustava. Testiranjem je pokazano da se sustav može uspješno oporaviti od većine pogrešaka koje nastaju u radnoj memoriji.This thesis investigates the possibilities of implementing mechanisms for increasing the reliability of embedded systems intended for harsh environmental conditions operation, with special emphasis on remote control systems with sporadic communication capabilities. Methods for increasing the system reliability based on temporal and spatial redundancy were proposed. Redundancy mechanisms were implemented by modifying the FreeRTOS real-time operating system kernel. Temporal redundancy enables parallel execution of multiple task instances with result verification, while spatial redundancy achieves the same goal by running task replicas on multiple physically separated but locally connected processor platforms. The proposed approach enables flexible implementation of reliability improvement mechanisms on cheaper and more accessible processor platforms that do not implement dedicated hardware redundancy capabilities. For the purpose of testing the developed framework user application that relies on redundancy mechanisms implemented in the modified FreeRTOS kernel was developed. Tests have shown that the proposed solution can successfully recover the system from majority of errors that may occur in RAM memory