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Título: Integração de uma rede de sensores sem fio com um RTOS tickless
Autor(es): Medeiros, Rogério Corrêa
Orientador(es): Denardin, Gustavo Weber
Palavras-chave: Desenvolvimento de sistemas
Controladores programáveis
Sistemas de controle inteligente
Sistemas de comunicação sem fio
Sensoriamento remoto
Development system
Programmable controllers
Intelligent control systems
Wireless communication systems
Remote sensing
Data do documento: 19-Set-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Referência: MEDEIROS, Rogério Corrêa. Integração de uma rede de sensores sem fio com um RTOS tickless. 2014. 49 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014.
Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar a redução do consumo de energia dos elementos que compõem redes de sensores baseadas em sistemas operacionais de tempo real, através da implementação de suporte ao modo de operação tickless em um sistema operacional de tempo real e utilização de um protocolo de acesso ao meio com controle de razão cíclica. O uso de um sistema operacional de tempo real é fundamental para o gerenciamento da concorrência e restrições temporais inerentes ao software de uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF), devido a possuir os recursos necessários para uma melhor implementação da rede, como gerenciamento de tempo, semáforos, sincronização de tarefas, entre outros. No entanto, a utilização de um sistema operacional de tempo real apresenta um custo computacional, bem como um inerente aumento de consumo de energia devido ao seu modo de operação. Assim, dentre as técnicas existentes na literatura para a redução do consumo de energia de um sistema de tempo real, optou-se pela implementação de suporte ao modo de operação tickless do temporizador do sistema operacional de tempo real, bem como pela utilização de modos de baixo consumo de energia de processadores da arquitetura ARM. A outra fonte principal de consumo de energia em RSSF, o rádio, também teve seu consumo reduzido no dispositivo roteador pela utilização de um protocolo de acesso ao meio com controle de razão cíclica. Para análise dos resultados foi utilizada a estrutura mínima para representar uma RSSF, um nó coordenador e um nó roteador foram configurados de forma a manter uma comunicação utilizando a topologia em estrela e a redução no consumo médio de energia do sistema foi de 54,74%.
Abstract: This work aims to reduce the energy consumption of the elements of a sensor networks based on real-time operating systems (RTOS), by implementation a tickless timer for the RTOS and using a media access protocol with duty cycle control. The use of a RTOS is fundamental to manage the existing concurrence and time constraints in a WSN software. Such operating systems usually have a better implementation of network resources, such as time management, semaphores, task synchronization, among others. However, the use of an RTOS has a computational cost, as well as the inherent increase in power consumption due to its operating modes. Thus, among the existing techniques in the literature for the reduction of energy consumption of a real-time system, it was chosen to implement a tickless timer for the real-time operating system time management, as well as the use of a low power consumption mode available in the ARM processors architecture. Another major source of energy consumption in WSN, the radio, also had its consumption reduced in the router device by using a media access protocol with duty cycle control. For data analysis, a minimum structure was used to represent a WSN, i.e., a coordinator and a router were configured to maintain communication using a star topology and the obtained reduction in average power consumption of the system was 54.74%.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4029
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