Express logic là công ty đứng đằng sau hệ điều hành thời gian thực hàng đầu THREADX RTOSMÔ tả PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG hệ THỐNG có lợi THẾ

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Giới thiệu về Express Logic

Express Logic là công ty phát triển hệ điều hành thời gian thực THREADX RTOS, được xem là hệ điều hành phổ biến nhất với hơn 6,2 tỷ lượt triển khai theo VDC Research THREADX cung cấp nền tảng IoT X-WARE, bao gồm các giải pháp như FILEX, GUIX, NETX, NETX DUO (TLS, DTLS, IPsec, MQTT, CoAP, LwM2M, Thread) và USBX Tất cả sản phẩm của Express Logic đều là độc quyền và không chứa mã nguồn mở.

Tổng quan Azure RTOS ThreadX

Azure RTOS ThreadX là Hệ điều hành thời gian thực (RTOS) tiên tiến của Microsoft, được tối ưu hóa cho các ứng dụng nhúng sâu, thời gian thực và IoT Nó cung cấp các tính năng quản lý lịch, giao tiếp, đồng bộ hóa và quản lý bộ nhớ, cùng với các đặc điểm nổi bật như kiến trúc picokernel™, lập lịch ngưỡng ưu tiên, chuỗi sự kiện và theo dõi hiệu suất Với tính dễ sử dụng và khả năng đáp ứng các yêu cầu khắt khe, Azure RTOS ThreadX đã được triển khai hàng tỷ lần trên nhiều sản phẩm, từ thiết bị tiêu dùng đến thiết bị y tế và công nghiệp.

ThreadX có vùng hướng dẫn nhỏ đáng kể 2 KB và dung lượng RAM rất nhỏ 1

Dung lượng nhỏ của KB được đạt được nhờ kiến trúc picokernel không phân lớp, kết hợp với khả năng tự động thay đổi tỉ lệ Tính năng tự động thay đổi tỉ lệ cho phép chỉ các dịch vụ và cơ sở hạ tầng cần thiết được điều chỉnh, tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm tài nguyên.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat hỗ trợ) được ứng dụng sử dụng mới được đưa vào bản sao cuối cùng tại thời điểm liên kết.

Bảng thông số dung lượng của Azure RTOS ThreadX điển hình:

Core Services (Require) Queue Services

Event Flag Services Semaphore Services Mutex Services Block Memory Services Byte Memory Services

Azure RTOS ThreadX nổi bật với khả năng chuyển đổi ngữ cảnh dưới một micro giây trên hầu hết các bộ xử lý, nhanh hơn so với nhiều RTOS thương mại khác Bên cạnh tốc độ ấn tượng, Azure RTOS ThreadX còn sở hữu tính quyết định cao, đảm bảo hiệu suất ổn định cho cả 200 luồng sẵn sàng lẫn chỉ một luồng hoạt động.

Dưới đây là một số đặc điểm hiệu suất điển hình:

Khởi động nhanh: Azure RTOS ThreadX khởi động trong vòng chưa đầy 120 chu kỳ.

Có thể bỏ qua kiểm tra lỗi cơ bản của Azure RTOS ThreadX trong quá trình biên dịch, điều này sẽ hữu ích khi mã ứng dụng đã được xác minh và không còn cần kiểm tra lỗi cho từng tham số.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat qua kiểm tra lỗi có thể được thực hiện trên một đơn vị biên dịch, thay vì toàn hệ thống.

Thiết kế Picokernel: Các service không bị xếp lớp lẫn nhau nhau, loại bỏ hao phí gọi lệnh chức năng không cần thiết.

Xử lý ngắt được tối ưu hóa: Chỉ các thanh ghi xước mới được lưu / khôi phục khi vào / ra ISR, trừ khi cần ưu tiên trước.

Xử lý API được tối ưu hóa Bảng Số liệu hiệu suất dựa trên bộ xử lí điển hình chạy ở tốc độ 200 MHz

Thread Suspend Thread Resume Queue Send Queue Receive Get Semaphore Put Semaphore Context Switch Interrupt Response

Azure RTOS ThreadX nổi bật với tính năng lập lịch ngưỡng ưu tiên, một đặc điểm độc đáo của nó Tính năng này đã thu hút sự quan tâm và trở thành đề tài nghiên cứu học thuật sâu rộng.

Các chức năng chính của Azure RTOS ThreadX:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Cơ sở đa nhiệm hoàn chỉnh và toàn diện o Luồng, Timer, hàng đợi tin nhắn, đếm semaphores, mutexes, cờ sự kiện, khối và nhóm bộ nhớ byte

Lập lịch ưu tiên dựa trên mức độ ưu tiên Tính linh hoạt ưu tiên - Lên đến 1024 mức độ ưu tiên Lập kế hoạch hợp tác

Ngưỡng ưu tiên trong Azure RTOS ThreadX được thiết kế để giảm thiểu việc chuyển đổi ngữ cảnh, từ đó cải thiện khả năng phân chia tài nguyên, theo các nghiên cứu học thuật Đồng thời, Azure RTOS cũng cung cấp bảo vệ bộ nhớ thông qua Mô-đun ThreadX, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các ứng dụng nhúng.

Xác định hoàn toàn là quá trình truy vết các sự kiện trong hệ thống hoặc ứng dụng Điều này bao gồm việc ghi lại n sự kiện cuối cùng để theo dõi hoạt động Đồng thời, chuỗi sự kiện cũng được truy cập thông qua thanh ghi chức năng gọi lại "thông báo", nhằm phục vụ cho từng đối tượng đồng bộ hóa hoặc giao tiếp trong ứng dụng.

Mô-đun Azure RTOS ThreadX cung cấp tính năng bảo vệ bộ nhớ tùy chọn, giúp cải thiện hiệu suất hệ thống Các chỉ số hiệu suất thời gian chạy bao gồm số lượng khởi động lại luồng, số lượng gián đoạn luồng, và số lượng ưu tiên trước của luồng Ngoài ra, nó cũng theo dõi số lượng ưu tiên trước ngắt luồng không đồng bộ, số lượng đảo ngược mức độ ưu tiên luồng, và số lượng ngừng hoạt động của luồng Hệ thống còn tích hợp Execution Profile Kit (EPK) cùng với ngăn xếp ngắt riêng biệt, tối ưu hóa khả năng quản lý tài nguyên và hiệu suất tổng thể.

Phân tích ngăn xếp thời gian chạy

Xử lý ngắt Timer được tối ưu hóa

1.2.4 Hỗ trợ đa lõi (AMP & SMP)

Azure RTOS ThreadX thường được triển khai theo kiểu Asymmetric Multiprocessing (AMP), trong đó mỗi lõi chạy một bản sao riêng biệt của ThreadX cùng với ứng dụng tương ứng Các lõi này giao tiếp với nhau thông qua bộ nhớ dùng chung hoặc các cơ chế giao tiếp giữa các bộ xử lý như OpenAMP, mà Azure RTOS ThreadX hỗ trợ.

Trong môi trường mà bộ xử lý tải có tính động lực học cao, Azure RTOS ThreadX Symmetric Multiprocessing (SMP) có sẵn cho các dòng bộ xử lý sau:

ARM Cortex-Ax ARM Cortex-Rx ARM Cortex-A5x 64- bit Tóm tắt ARC HS

Azure RTOS ThreadX SMP hỗ trợ cân bằng tải động trên nhiều bộ xử lý, cho phép tất cả tài nguyên như hàng đợi, semaphores, cờ sự kiện và nhóm bộ nhớ được truy cập bởi bất kỳ luồng nào trên bất kỳ lõi nào Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống Azure RTOS ThreadX SMP cũng cung cấp API hoàn chỉnh cho tất cả các lõi, đồng thời giới thiệu các API mới nhằm nâng cao hoạt động SMP.

1.2.5 Bảo vệ bộ nhớ thông qua Mô-đun

Mô-đun ThreadX Azure RTOS là một sản phẩm bổ trợ cho phép đóng gói một hoặc nhiều luồng ứng dụng vào một "Mô-đun" có khả năng tải động và thực thi trực tiếp trên thiết bị mục tiêu.

Các mô-đun hỗ trợ nâng cấp trường, khắc phục lỗi và phân vùng chương trình, giúp các ứng dụng lớn chỉ sử dụng bộ nhớ cần thiết cho các luồng hoạt động.

Các mô-đun trong Azure RTOS ThreadX có không gian địa chỉ riêng biệt, cho phép thiết lập bảo vệ bộ nhớ thông qua Memory Protection Unit (MPU) hoặc Memory Management Unit (MMU) Điều này đảm bảo rằng việc truy cập ngẫu nhiên từ bên ngoài vào mô-đun sẽ không gây hại cho bất kỳ thành phần phần mềm nào khác.

MISRA C là bộ hướng dẫn lập trình dành cho hệ thống quan trọng sử dụng ngôn ngữ C, ban đầu tập trung vào ứng dụng ô tô nhưng hiện nay được áp dụng rộng rãi cho mọi ứng dụng an toàn Azure RTOS ThreadX tuân thủ đầy đủ các quy tắc bắt buộc của MISRA C: 2004 và MISRA C: 2012.

1.2.7 Hỗ trợ hầu hết các công cụ phổ biến

Azure RTOS ThreadX is compatible with most popular embedded development tools, including IAR’s Embedded Workbench, which offers comprehensive awareness of the Azure RTOS ThreadX kernel Other integrated tools include GNU (GCC), ARM DS-5/uVision®, Green Hills MULTI®, Wind River Workbench, Imagination Codescape, Renesas e2studio, Metaware SeeCode, NXP CodeWarrior, Lauterbach TRACE32®, TI Code Composer Studio, CrossCore, and all similar devices.

Các đặc điểm độc nhất của ThreadX

ThreadX khác biệt so với các hệ điều hành thời gian thực khác nhờ vào tính linh hoạt của nó, cho phép mở rộng quy mô dễ dàng từ các ứng dụng trên vi điều khiển nhỏ đến những ứng dụng phức tạp hơn sử dụng bộ xử lý CISC, RISC và DSP mạnh mẽ.

ThreadX có khả năng mở rộng dựa trên kiến trúc cơ bản của nó, với các service được triển khai dưới dạng thư viện C Chỉ những service thực sự cần thiết cho ứng dụng mới được đưa vào bản sao run-time, do đó kích thước thực tế của ThreadX hoàn toàn phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể Đối với hầu hết các ứng dụng, kích thước bản sao hướng dẫn của ThreadX dao động từ 2 KByte đến 15 KByte.

Thay vì phân lớp chức năng của hệ điều hành như các kiến trúc microkernel truyền thống, các service của ThreadX được tích hợp trực tiếp vào lõi, mang lại hiệu suất cao và giảm độ trễ trong quá trình xử lý.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat123@gmail.com, với nội dung mới nhất về việc chuyển đổi ngữ cảnh và tối ưu hóa hiệu suất gọi dịch vụ Thiết kế không phân lớp này được gọi là kiến trúc picokernel.

ThreadX chủ yếu được phát triển bằng ngôn ngữ ANSI C, với một lượng nhỏ mã assembly để tối ưu hóa nhân cho các bộ xử lý mục tiêu Thiết kế này cho phép việc chuyển đổi ThreadX sang các dòng bộ xử lý mới diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

— thường là trong vòng vài tuần.

Sau đây là những điểm nổi bật của công nghệ tiên tiến ThreadX.

Kiến trúc picokernel đơn giản

Tự động thay đổi quy mô (dung lượng nhỏ) Xử lý xác định

Hiệu suất thời gian thực nhanh chóng Lập kế hoạch ưu tiên và liên kết

Hỗ trợ ưu tiên cho luồng linh hoạt giúp tối ưu hóa quá trình xử lý, trong khi việc tạo đối tượng hệ thống động không bị giới hạn về số lượng Hệ thống cũng cung cấp khả năng xử lý ngắt được tối ưu hóa với ngưỡng ưu tiên (Preemption-threshold™) và kế thừa ưu tiên Bên cạnh đó, chuỗi sự kiện (Event-chaining™) mang lại hiệu quả cao trong việc quản lý và xử lý các sự kiện.

Bộ hẹn giờ phần mềm nhanh giúp quản lý bộ nhớ và giám sát hiệu suất trong thời gian chạy Nó cung cấp khả năng phân tích ngăn xếp thời gian chạy và tích hợp theo dõi hệ thống, mang lại cái nhìn sâu sắc về hiệu suất hoạt động của ứng dụng.

Hỗ trợ bộ xử lý rộng lớn

Hỗ trợ công cụ phát triển rộng lớn Hoàn toàn endian trung tính

ƯU ĐIỂM & KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG

Ưu điểm

Cải thiện khả năng phản hồi:

Hầu hết các ứng dụng nhúng sử dụng một vòng điều khiển đơn giản từ hàm C main để phân bổ thời gian xử lý, phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng nhỏ hoặc đơn giản Tuy nhiên, trong các ứng dụng lớn hoặc phức tạp, cách tiếp cận này trở nên không thực tế, vì thời gian phản hồi cho bất kỳ sự kiện nào phụ thuộc vào thời gian xử lý trường hợp xấu nhất trong một lần đi qua vòng điều khiển.

Các đặc tính thời gian của ứng dụng sẽ thay đổi mỗi khi có sửa đổi trong vòng điều khiển, dẫn đến tình trạng ứng dụng không ổn định và khó bảo trì Điều này cần được cải thiện để tăng tính ổn định và khả năng bảo trì của ứng dụng.

ThreadX cung cấp thời gian phản hồi nhanh chóng và xác định cho các sự kiện quan trọng bên ngoài thông qua thuật toán lập lịch ưu tiên Thuật toán này cho phép luồng có mức độ ưu tiên cao hơn bắt chước luồng có mức độ ưu tiên thấp hơn đang thực thi, giúp thời gian phản hồi trong trường hợp xấu nhất đạt đến mức cần thiết để thực hiện chuyển đổi ngữ cảnh Kết quả là, ThreadX không chỉ mang tính xác định mà còn cực kỳ nhanh chóng.

ThreadX giúp các nhà phát triển tập trung vào yêu cầu cụ thể của luồng ứng dụng mà không cần lo lắng về thời gian của các khu vực khác Tính năng này cũng làm cho việc sửa chữa và cải tiến ứng dụng sử dụng ThreadX trở nên dễ dàng hơn.

Chi phí liên quan đến các nhân đa luồng phụ thuộc vào thời gian chuyển đổi ngữ cảnh Khi thời gian chuyển đổi ngữ cảnh ngắn hơn quá trình thăm dò, ThreadX trở thành giải pháp hiệu quả về chi phí và tối ưu hóa lưu lượng Điều này khiến ThreadX trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng với nhiều mức độ phức tạp và kích thước khác nhau.

Cách ly bộ xử lý:

ThreadX cung cấp một giao diện mạnh mẽ, không phụ thuộc vào bộ xử lý, giữa ứng dụng và phần cứng Điều này giúp các nhà phát triển tập trung vào việc phát triển ứng dụng mà không cần tốn nhiều thời gian tìm hiểu các chi tiết của phần cứng.

Trong các ứng dụng sử dụng vòng điều khiển, các nhà phát triển cần nắm vững hành vi và yêu cầu của toàn bộ thời gian chạy ứng dụng, vì logic phân bổ bộ xử lý được phân tán khắp ứng dụng.

Khi một ứng dụng trở nên lớn hơn hoặc phức tạp hơn, các nhà phát triển thường gặp khó khăn trong việc nhớ tất cả các yêu cầu xử lý quan trọng của ứng dụng.

ThreadX giúp các nhà phát triển ứng dụng nhúng không còn lo lắng về việc phân bổ bộ xử lý, cho phép họ tập trung vào các phần cụ thể của ứng dụng Hệ thống này yêu cầu ứng dụng được chia thành các chủ đề rõ ràng, từ đó việc phát triển ứng dụng trở nên đơn giản và hiệu quả hơn.

ThreadX được tối ưu hóa cho các nhà phát triển ứng dụng với kiến trúc và giao diện gọi dịch vụ dễ hiểu, giúp họ nhanh chóng khai thác các tính năng nâng cao của hệ thống.

Cải thiện thời gian đưa ra thị trường.

ThreadX mang lại nhiều lợi ích giúp tăng tốc quá trình phát triển phần mềm bằng cách xử lý hầu hết các vấn đề liên quan đến bộ xử lý và các chứng nhận an toàn phổ biến Điều này không chỉ giảm bớt gánh nặng cho đội ngũ phát triển mà còn rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Bảo vệ đầu tư phần mềm:

Với thiết kế kiến trúc linh hoạt, ThreadX cho phép chuyển đổi dễ dàng giữa các môi trường bộ xử lý và công cụ phát triển mới Việc cách ly ứng dụng khỏi các chi tiết bộ xử lý bên dưới giúp tăng tính di động cho các ứng dụng ThreadX Nhờ đó, lộ trình di chuyển ứng dụng được đảm bảo và bảo vệ đầu tư phát triển ban đầu.

Nhược điểm

ThreadX là một hệ điều hành thương mại độc quyền, yêu cầu người dùng phải trả phí để sử dụng Mặc dù có thể một số phần cứng tích hợp một số chức năng, nhưng điều này không đáng kể Vì vậy, phạm vi người dùng của ThreadX bị giới hạn, khiến nó không phù hợp cho sinh viên học tập.

MÔ TẢ & PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CÓ LỢI THẾ.12 3.1 Thiết kế module lưu trữ dữ liệu mã hóa sử dụng trong thi hành luật khai thác than đá

Giới thiệu module

Cổng lưu trữ dữ liệu thi hành pháp luật với các chức năng như chụp ảnh, ghi âm và đăng tải dữ liệu, đóng vai trò quan trọng trong an ninh công cộng và phòng cháy Thiết bị này không chỉ giúp ghi lại quá trình thực thi và thu thập bằng chứng mà còn chuẩn hóa việc thực thi pháp luật Nó là tài liệu tham khảo hữu ích cho các cơ quan giám sát an toàn mỏ than quốc gia trong việc sử dụng thiết bị này nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong công tác giám sát.

Hệ thống Android cho phép tương tác dễ dàng giữa người và máy tính, bao gồm ghi âm, ghi hình và nhập văn bản, và được sử dụng phổ biến trong thiết bị thông minh di động, đặc biệt là trong lĩnh vực thực thi pháp luật Tuy nhiên, do tính năng nguồn mở và thiếu cơ chế kiểm tra nghiêm ngặt, Android gặp phải các lỗ hổng và mã độc, đe dọa đến bảo mật dữ liệu Để bảo vệ dữ liệu của trình ghi thực thi pháp luật khỏi việc giả mạo hoặc xóa, cần thiết kế một mô-đun lưu trữ mã hóa dữ liệu, cho phép quyền đọc hoặc ghi nhưng không cho phép sửa đổi hoặc xóa dữ liệu sau khi đã được ghi.

Hệ thống Android cho phép ghi lại video, âm thanh, hình ảnh, văn bản và các dữ liệu khác vào mô-đun lưu trữ được mã hóa thông qua giao diện giao tiếp đặc biệt Mô-đun này tích hợp và mã hóa dữ liệu cùng với dấu thời gian, thông tin vị trí, nguồn điện, người dùng và các dữ liệu đặc trưng khác Việc sử dụng mô-đun lưu trữ được mã hóa giúp bảo vệ dữ liệu khỏi các mối đe dọa từ lỗ hổng hệ thống Android và mã độc hại, đồng thời ngăn chặn việc giả mạo hoặc xóa dữ liệu.

Tải xuống TIEU LUAN MOI qua địa chỉ email skknchat123@gmail.com để nhận nội dung mới nhất và hiệu quả Hình 1.1 thể hiện chế độ kết nối giữa mô-đun lưu trữ được mã hóa và bo mạch chủ Android.

Hình 1.1 Kết nối giữa module mã hóa dữ liệu và bo mạch chủ Android

thiết kế phần cứng

Module lưu trữ mã hóa dữ liệu bao gồm các thành phần chính như mạch cấp nguồn, khối điều khiển, mạch lưu trữ và mạch giao tiếp với bo mạch chủ của hệ thống Android.

LTM8045 là một thiết bị tích hợp bao gồm nguồn, cuộn cảm công suất, mạch điều khiển và linh kiện thụ động, với thiết kế ngoại vi đơn giản chỉ cần cấu hình tụ điện đầu vào và đầu ra cùng với một số điện trở để điều chỉnh điện áp đầu ra và tần số chuyển mạch Đặc biệt, LTM8045 được trang bị chức năng khởi động mềm nhằm giảm dòng tăng khi bật nguồn.

Trong ứng dụng này, vi điều khiển i.MX RT1021 của NXP được trang bị lõi ARM Cortex-M7, hoạt động ở tần số 500MHz và hỗ trợ đầy đủ chức năng Floating Point Unit (FPU) với kiến trúc VFPv5 i.MX RT1021 cung cấp nhiều giao diện bộ nhớ như SDRAM, RAW NAND flash, NOR flash, SD/eMMC và SPI bốn kênh Ngoài ra, nó còn hỗ trợ các giao diện kết nối như UART, SPI, I2C, USB và CAN, cùng với bộ điều khiển Ethernet 10/100M tích hợp, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của ứng dụng và tiêu chuẩn IEEE1588.

Chip điều khiển chính i.MX RT1021 được tích hợp với bộ điều khiển máy chủ uSDHC (Ultra Secured Digital Host Controller), có thể điều khiển thẻ SD/SDIO/MMC.

Các tính năng chính của thiết bị ngoại vi uSDHC của MX RT1021 như sau:

Hỗ trợ đặc điểm kỹ thuật SD/SDIO, lên đến phiên bản 3.0; Đặc tính hệ thống MMC được hỗ trợ, lên đến phiên bản 4.5.

Thẻ SDXC hỗ trợ chế độ SD và SDIO 1 bit/4 bit, cũng như chế độ MMC 1 bit/4 bit/8 bit Ở chế độ SDR, thẻ sử dụng 4 đường dữ liệu song song, cho phép tốc độ truyền dữ liệu lên đến 800Mbps Với những đặc điểm nổi bật này, thẻ SDXC là lựa chọn lý tưởng cho việc lưu trữ, mã hóa và lưu trữ toàn bộ dữ liệu video.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat âm thanh, hình ảnh và văn bản được truyền bởi máy chủ Android trong thời gian thực.

Sơ đồ kết nối của thẻ SDXC và chip điều khiển chính i.MX RT1021 được thể hiện trong

Hình 2.3 Sơ đồ kết nối giữa i.MX RT1021 và SDXC Card

3.1.2.4 Giao tiếp với hệ thống máy chủ Android

Máy chủ lưu trữ hệ thống Android ghi lại video, âm thanh, hình ảnh, văn bản và các tệp khác, tạo ra một khối lượng dữ liệu lớn và bền vững Để đáp ứng yêu cầu truyền tải dữ liệu này, giao tiếp Ethernet được sử dụng thay cho cổng nối tiếp thông thường hoặc chế độ giao tiếp SPI Trong hệ thống này, mô-đun mã hóa lưu trữ hoạt động như máy chủ, trong khi máy chủ Android đóng vai trò là máy khách Chip Ethernet PHY LAN8720A được kết nối với MAC bên trong i.MX RT1021 thông qua giao diện RMII, với i.MX RT1021 cung cấp nguồn xung nhịp 50MHz cho LAN8720A.

Hình 2.4 Mạch giao tiếp với máy chủ Android

Thuật toán mã hóa dữ liệu dsa (Digital Signature Algorithm)

Tạo thông báo kỹ thuật số: sender sử dụng thuật toán tóm tắt thông tin để mã hóa dữ liệu được gửi, để tạo thông tin kỹ thuật số.

Hình thành chữ ký điện tử (digital signature): sender mã hóa lại thông báo bằng private key của mình để tạo thành chữ ký điện tử.

Truyền dữ liệu: sender truyền văn bản gốc và bản tóm tắt được mã hóa đến người nhận cùng một lúc.

Receiver giải mã thông báo bằng public key của người gửi sau khi nhận dữ liệu, và sử dụng thuật toán để tái tạo lại thông tin từ những dữ liệu đã nhận được.

Receiver sẽ so sánh bản tóm tắt đã giải mã với bản tóm tắt được mã hóa sau khi nhận dữ liệu Nếu hai bản tóm tắt này nhất quán, điều đó chứng tỏ thông tin đã được truyền tải mà không bị hư hỏng hoặc giả mạo Ngược lại, nếu không nhất quán, tính bảo mật và bí mật của thông tin sẽ bị đe dọa.

Hình 3.5 Sơ đồ khối nguyên lý của DSA

Lập Trình phần mềm

3.1.4.1 ThreadX SMP (Symmetric Multiprocessing) RTOS

Mô-đun lưu trữ yêu cầu xử lý một lượng lớn dữ liệu qua cổng mạng với mã hóa thời gian thực, đòi hỏi cao về bảo mật và độ trễ Để quản lý tác vụ, hệ điều hành thời gian thực ThreadX được sử dụng, nổi bật với thiết kế cho ứng dụng nhúng sâu, IoT và khả năng hoạt động trong môi trường thời gian thực Với kiến trúc microkernel không phân cấp, ThreadX chỉ cần 2KB Flash và 1KB RAM, cung cấp các chức năng như lập kế hoạch, giao tiếp, đồng bộ hóa, và quản lý bộ nhớ Ngoài ra, ThreadX còn tích hợp nhiều tính năng nâng cao như lập lịch ngưỡng dự phòng, phân tích hiệu suất thời gian chạy, và theo dõi sự kiện hệ thống.

Hệ điều hành thời gian thực ThreadX cung cấp phần mềm trung gian hoàn hảo, bao gồm hệ thống tệp Filex, ngăn xếp giao thức mạng NetX và ngăn xếp giao thức USB USBX, cùng với phần mềm gỡ lỗi TraceX Tất cả các phần mềm này đã được chứng nhận bảo mật cấp cao trong các lĩnh vực y tế, công nghiệp, ô tô, hàng không vũ trụ và nhiều ngành khác, đáp ứng đầy đủ yêu cầu ứng dụng Mô-đun lưu trữ được mã hóa giao tiếp với bo mạch chủ Android qua giao diện Ethernet, sử dụng ngăn xếp giao thức TCP/IP của NetX, hỗ trợ các giao thức như HTTP, MQTT, SNMP, FTP và TFTP Trong ứng dụng này, dữ liệu giữa mô-đun lưu trữ được mã hóa và bo mạch chủ Android được truyền tải thông qua giao thức FTP.

3.1.4.2 Thiết kế luồng khởi tạo hệ thống

Hình 4.6 Sơ đồ khối khởi tạo hệ thống và truyền nhận dữ liệu mã hóa

Sau khi nhận dữ liệu âm thanh, video và văn bản từ bo mạch chủ Android, mô-đun lưu trữ sẽ lấy thông tin thời gian hệ thống và vị trí hiện tại, mã hóa chúng bằng chữ ký số DSA và lưu trữ dữ liệu đã mã hóa vào thẻ nhớ.

Ứng dụng ThreadX trong dự án Deep Impact

Vào ngày 12/1/2005, NASA đã hợp tác với các kỹ sư tại phòng thí nghiệm Jet Propulsion Laboratory (JPL) và trường đại học Maryland để phóng tàu thăm dò vũ trụ, với mục tiêu va chạm vào sao chổi Tempel 1, cách Trái Đất 80 triệu dặm Các nhà khoa học hy vọng nghiên cứu được các thông tin quý giá từ vụ va chạm này.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat123@gmail.com, với hy vọng thu thập hình ảnh và mẫu dữ liệu từ sao chổi này để phục vụ cho công tác nghiên cứu.

Hình 1 Tàu vũ trụ Deep Impact

Tàu vũ trụ được chế tạo và lắp ráp tại Ball Aerospace & Technologies, một nhà sản xuất hàng đầu của Mỹ chuyên cung cấp tàu vũ trụ, linh kiện và dụng cụ cho các lĩnh vực quốc phòng, không gian dân dụng và thương mại vũ trụ.

Ball Aerospace & Technologies đang đối mặt với thách thức trong việc thiết kế một tàu vũ trụ hai phương tiện, có khả năng mang theo các thiết bị cần thiết vào không gian và thực hiện quá trình tách biệt một cách hiệu quả.

Tải xuống TIEU LUAN MOI qua email: skknchat123@gmail.com Mới nhất, tàu vũ trụ đã được thiết kế để sống sót và sẽ va chạm với sao chổi Tempel, nhằm mục đích khai thác mẫu vật từ sao chổi và gửi các bức ảnh cùng dữ liệu liên quan về Trái Đất.

Hệ thống bao gồm sự kết hợp:

Các hệ thống thực hiện các nhiệm vụ chụp ảnh và thu thập mẫu vật Hệ thống điều hướng.

Bộ vi xử lí 32-bit.

Bộ điều khiển camera sử dụng vi xử lý SPARC TSC695F, một vi xử lý 32-bit của Atmel, thường được áp dụng trong các dự án không gian Ball Aerospace & Technologies đã lựa chọn hệ điều hành thời gian thực ThreadX của Express Logic để vận hành vi xử lý SPARC, nhờ vào yêu cầu về bộ nhớ nhỏ gọn và hỗ trợ từ kiến trúc SPARC.

Phần mềm AutoNav của Deep Impact là một ứng dụng nhúng giúp kiểm soát thời gian thực mọi hoạt động trên tàu vũ trụ Các camera ghi lại hình ảnh mục tiêu và gửi đến AutoNav để phân tích và thực hiện các hành động cần thiết AutoNav điều khiển các động cơ đẩy, bánh xe phản ứng và hệ thống radio, đồng thời nhận dữ liệu hình ảnh từ hệ thống thu thập dữ liệu cảm biến (SDA) được quản lý bởi ThreadX RTOS ThreadX cũng đảm nhiệm việc điều khiển bộ điều khiển máy ảnh CCD cho ba thiết bị hình ảnh – HRI, MRI và ITS – trên cả hai thiết bị Flyby và Impactor của Deep Impact.

Hình …: Các camera trên Deep Impact ghi lại hình ảnh mục tiêu và chuyển chúng đến AutoNav để giải thích và hành động cần thiết

Hình …: Hệ thống con SDA bao gồm 19 luồng ứng dụng thực thi theo kiểu ưu tiên, ưu tiên, dưới sự kiểm soát của ThreadX trên bộ xử lý Atmel

Hệ thống con SDA được thiết kế với 19 luồng ứng dụng thực thi theo kiểu ưu tiên, được quản lý bởi ThreadX trên bộ xử lý Atmel.

ThreadX quản lý phần mềm ứng dụng trên ba bộ điều khiển công cụ, đảm bảo xử lý ngắt, lập lịch luồng và truyền thông báo hiệu quả Để xác định vị trí hiện tại của tàu vũ trụ và tính toán các hiệu chỉnh cần thiết, AutoNav hoàn toàn dựa vào dữ liệu hình ảnh từ cảm biến Deep Impact.

Hệ thống giao thông thông minh và tương tác giữa phương tiện với cơ sở hạ tầng (v2I - Vehicle to InfrASTRUCTURE)

nó cho phù hợp AutoNav đã cho phép tàu vũ trụ Deep Impact trở thành một “robot” hoàn toàn tự chủ.

3.2.3 Tổng kết vai trò của ThreadX trong Deep Impact

AutoNav đóng vai trò là "bộ não" của hệ thống Deep Impact, trong khi các máy ảnh HRI, MRI và ITS được xem như "đôi mắt" của nó ThreadX chịu trách nhiệm kiểm soát các máy ảnh này và quản lý phần mềm ứng dụng chạy trên ba bộ điều khiển, bao gồm xử lý ngắt, lịch trình luồng và truyền thông báo Các công cụ do ThreadX quản lý sau đó truyền dữ liệu thô trở lại AutoNav.

Nhiệm vụ của Deep Impact đã hoàn thành xuất sắc, mang lại thành công lớn cho dự án Kết quả ấn tượng của Deep Impact đã khiến Ball Aerospace & Technologies quyết định chọn ThreadX của Express Logic cho dự án mới của họ, đó là tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa (MRO) được phóng vào tháng 8 năm 2005.

3.3 Giao tiếp V2X (Vehicle-to-Everything) 3.3.1 ThreadX RTOS và giao tiếp V2X

ThreadX RTOS được ứng dụng trong các thiết bị như On-Board Unit, On-Board Equipment và Chipset, đặc biệt trong các thiết bị thu phát DSRC (Dedicated Short Range Communication) được lắp đặt trong xe Những thiết bị này tạo ra hệ thống giao tiếp thông minh, cho phép tương tác giữa phương tiện với các yếu tố xung quanh, bao gồm giao tiếp giữa các phương tiện (Vehicle-to-vehicle V2V), kết nối với mạng (Vehicle-to-network V2N), tương tác với người đi bộ (Vehicle-to-pedestrian V2P) và kết nối với cơ sở hạ tầng.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat123@gmail.com, nội dung mới nhất về tầng Vehicle-to-Infrastructure (V2I) với vai trò là hệ điều hành ThreadX RTOS tuân thủ các nguyên tắc mã hóa MISRA và đã được SGS-TUV SAAR chứng nhận cho việc sử dụng trong các hệ thống an toàn quan trọng, theo tiêu chuẩn IEC-61508 và IEC-62304.

Thiết bị ứng dụng ThreadX RTOS trong giao tiếp V2X:

Hinh 1 V2X On-Board-Unit Model: OBU-201U, OS: ThreadX RTOS

Hinh 2 Hệ thống con DSRC VTX-201 trong OBU.

Cấu trúc cơ bản của OBU:

Hinh 3 Cấu trúc cơ bản của OBU. Ứng dụng trong Chipset SECTON Autotalks V2X:

ThreadX RTOS được sử dụng làm hệ điều hành trong phần mềm Autotalks V2X, hiệu suất thời gian thực của ThreadX được Autotalks đánh giá là rất tốt.

Hình 1 Chip SECTON Autotalks V2X, OS: ThreadX RTOS

Chipset SECTON là một tiện ích phần cứng quan trọng trong hệ thống V2X toàn cầu, được thiết kế đặc biệt cho các phương tiện tự hành Nó cho phép tích hợp dễ dàng với bất kỳ CPU nào, đồng thời là chipset đạt tiêu chuẩn ô tô, tối ưu hóa phạm vi di chuyển.

Tải luận văn mới nhất về động tích hợp truyền thông trực tiếp IEEE802.11p DSRC và C-V2X (PC5) qua email skknchat123@gmail.com Mô-đun bảo mật phần cứng V2X cung cấp độ trễ cực thấp và các công cụ xác minh phần cứng linh hoạt với tính năng Crypto-Agility Ngoài ra, nó còn hỗ trợ các chuẩn kết nối Wi-Fi IEEE 802.11a/b/g/n/ac cho các dịch vụ tiện ích bổ sung.

Hệ thống giao tiếp V2X (Vehicle-to-Everything) cho phép các phương tiện giao tiếp với môi trường xung quanh thông qua công nghệ không dây, nhằm nâng cao an toàn, thoải mái và tiện lợi V2X giúp xe nhận thông tin từ các phương tiện khác, tín hiệu giao thông, mạng báo cáo thời tiết, cũng như từ người đi bộ và xe đạp, từ đó cải thiện khả năng tương tác với thế giới xung quanh Hệ thống này sử dụng các thuật toán để phân tích dữ liệu trao đổi, dự đoán các tình huống rủi ro cao và cảnh báo người dùng thông qua các hành động cụ thể.

Hình 2 Hệ thống giao tiếp không giây V2X

Công nghệ Vehicle-to-Vehicle (V2V) cho phép các phương tiện xác định tốc độ, vị trí và hướng di chuyển của các xe khác trong bán kính khoảng 300 mét Nhờ đó, các phương tiện có thể nâng cao nhận thức tình huống, giúp tránh tai nạn tại các điểm mù, giao lộ và trong những tình huống giao thông đông đúc hoặc khi người lái xe không nhận thức được nguy hiểm do vật cản, thời tiết hoặc địa hình.

Công nghệ Vehicle-to-Infrastructure (V2I) kết nối phương tiện với cơ sở hạ tầng, cho phép truyền nhận thông tin từ tín hiệu giao thông, điểm giao cắt với đường sắt đến các cảnh báo về điều kiện đường như công trình xây dựng và tắc nghẽn V2I có khả năng xác định chỗ đậu xe, tìm kiếm tuyến đường an toàn và tối ưu hóa lưu thông, phân luồng giao thông hiệu quả.

Hệ thống Vehicle-to-Network (V2N) kết nối các phương tiện với mạng đám mây, cung cấp dịch vụ cập nhật giao thông và thời tiết theo thời gian thực, giúp nâng cao trải nghiệm lái xe và đảm bảo an toàn cho người dùng.

Hệ thống V2N có thể sử dụng thông tin về tuyến đường của người lái xe để điều chỉnh nhanh chóng.

V2P (Vehicle-to-Pedestrian) cho phép giao tiếp trực tiếp giữa xe và người đi bộ trong khoảng cách gần, sử dụng ứng dụng trên điện thoại thông minh của người đi bộ Hệ thống này cung cấp cảnh báo hai chiều, trong đó ứng dụng của người đi bộ có thể gửi âm thanh cảnh báo đến tài xế, trong khi hệ thống trên xe cũng có thể gửi cảnh báo tương tự đến điện thoại của người đi bộ khi phát hiện tình huống nguy hiểm.

Hình 3 Hệ thống giao tiếp thời gian thực V2X

Nhìn chung, các hệ thống tích hợp truyền thông V2X có các thành phần cấu trúc chính giống nhau, trong đó tối thiểu gồm các phần sau:

- Vehilce On-Board Unit/Equipment (OBU hoặc OBE).

- Roadside Unit or Equipment (RSU or RSE).

Thiết bị OBU, được lắp đặt trong phương tiện, bao gồm bộ thu phát vô tuyến (DSRC), hệ thống GPS, bộ xử lý ứng dụng và giao diện hệ thống cũng như giao diện người dùng (HMI) OBU đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin liên lạc giữa các OBU của các phương tiện khác và các RSU tại các vị trí hạ tầng giao thông, cho phép truyền tải các thông báo trạng thái giữa các OBU.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại skknchat123@gmail.com để hỗ trợ các ứng dụng an toàn giữa các phương tiện Nó có khả năng thu thập dữ liệu phục vụ cho các ứng dụng công cộng như dự đoán tuyến đường Các OBU sẽ tối ưu hóa khả năng lưu trữ nhiều dữ liệu ảnh chụp nhanh, tùy thuộc vào bộ nhớ và dung lượng truyền thông của chúng.

Hình 4 Minh họa cấu trúc của hệ thống V2X 1

3.3.3 Ứng dụng hệ thống giao tiếp V2X

1 ITS Joint Program Office, USDOT

Hình 5 Giao tiếp kết hợp V2X, giữa phương tiện xung quanh với cơ sở hạ tầng thông qua thiết bị thu phát OBU

Hệ thống giao tiếp V2X được xây dựng thông qua thiết bị OBU, cho phép các phương tiện kết nối và tương tác không dây với nhau Điều này tạo ra một mạng lưới giao thông thông minh, giúp chia sẻ dữ liệu và giảm thiểu rủi ro mất an toàn Nhờ đó, hiệu quả tham gia giao thông được nâng cao, mang lại sự tiện lợi và thoải mái cho người tham gia.

Các ứng dụng an toàn được thiết kế để giảm thiểu tai nạn giao thông bằng cách dự đoán và thông báo cho người lái xe về thông tin thu thập được từ sự kết nối giữa các phương tiện và các cảm biến trên đường.

Hình 6 Minh họa về các ứng dụng an toàn với sự tích hợp của DSRC và cảm biến bên đường

Các ứng dụng về đảm bảo an toàn mà hệ thống giao tiếp tích hợp OBU mang lại:

- Cảnh báo cho các tình huống nguy hiểm (chẳng hạn như tắc nghẽn, tai nạn, chướng ngại vật, v.v.)

- Hỗ trợ giao lộ an toàn.

- Quản lý hoạt động đường sắt cắt ngang.

- Phân công ưu tiên cho xe cấp cứu.

Tiêu đề	Mô Tả & Phân Tích Ứng Dụng Hệ Thống Có Lợi Thế
Thể loại	tiểu luận

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	843,94 KB