Themenvorschläge für Abschlussarbeiten

Der genaue Umfang richtet sich nach der Art der Abschlussarbeit (Bachelorarbeit oder Masterarbeit). Die Themenvorschläge dienen dazu, ihre Begeisterung für ein Thema zu wecken. Der genaue Inhalt und Umfang wird jeweils konkret festgelegt und ist, je nach Typ der Arbeit, ausbaufähig. Z.B. auch Beginn als Bachelorarbeit und Weiterführung im Rahmen eines Masterprojektes.

Weitere aktuelle Themen können Sie bei mir per email erfragen.

Lichtschranke für CeCar Zeitmessungen

(Bachelorarbeit) Es soll eine Lichtschranke mit einem STM32 Microcontroller, Anzeigedisplay und 5V USB oder Batteriebetrieb entworfen und zwei Prototypen aufgebaut werden. Die Lichtschranke soll mobil (auf dem Flur im 5. OG) einsetzbar sein und einfach und robust aufgebaut und bedienbar sein. Mit Hilfe der Lichtschranke soll die Momentangeschwindigkeit durchfahrender CeCars gemessen und angezeigt werden können (0..5 m/s). Zusätzlich sollen Rundenzahlen, -zeiten und die Gesamtzeit gemessen und angezeigt werden können. Erweiterungsvorschläge willkommen.

CeCar: CAN Bus

Auf dem Modellfahrzeug CeCar gibt es ein NVIDIA Jetson TX2 Board als Main Control Unit (MCU). Periphere Sensoren und Aktoren (Abstandssensoren, Beleuchtung,...) sollen künftig per CAN Bus angebunden werden.Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen zwei Platinen entworfen, gefertigt, bestückt und in Betrieb genommen werden:

  1. eine Microcontrollerplatine mit einem STM32 Micocontroller, einem CAN Bus Transceiver Chip, Stromversorgung, und weiteren Schnittstellen nach Bedarf
  2. eine MCU Adapterplatine mit CAN Bus Transceiver Chip(s) wie MCP2551 zum Anschluss an das NVIDIA Jetson TX2 Board

Abschließend soll die Funktionstüchtigkeit des CAN Bus auf dem Fahrzeug nachgewiesen werden.

CeCar: Redesign der Power Distribution Unit (PDU)

Das Modellfahrzeug CeCar hat eine PowerBank zur Stromversorgung. Das Auf- und Entladen sowie die Bereitstellung diverser Stromquellen für das Fahrzeug wird über eine vorhandene Stromversorgungsplatine (Power Distribution Unit - PDU) realisiert. Diese ist in einigen Aspekten zu komplex (Bestückung) und in anderen Aspekten zu simpel. So können die bereitgestellten Spannungen und Ströme z.Z. nicht gemessen werden. Dies soll mit Hilfe eines STM32 Microcontrollers mit CAN Bus Anbindung realisieert werden.

Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen eine neue PDU entworfen, gefertigt, bestückt und in Betrieb genommen werden.

Abschließend soll die Funktionstüchtigkeit auf dem Fahrzeug nachgewiesen werden.

CeCar: Redesign der Real-Time Control Unit (RCU)

Das Modellfahrzeug CeCar hat eine Real-Time Control Unit (RCU) bestehend aus einem STM32F4-DISCO Microcontroller Board und einer Grundplatine. Der RCU Microcontroller übernimmt Echtweitaufgaben, z.B. die Ermittlung der Radbewegungen (Odometrie) und weitere.

Die gegenwärtige RCU ist durch den Zweiplatinenaufbau recht voluminös, insbesondere ist das STM32F4-DISCO Board ein Standardboard, das für den konkreten Einsatzzweck nicht optimal ist. So fehlt z.b. eien CAN Bus Anbindung während ander Bauteile (Audio) nicht genutzt werden.

Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen eine neue RCU entworfen, gefertigt, bestückt und in Betrieb genommen werden.

Abschließend soll die Funktionstüchtigkeit auf dem Fahrzeug nachgewiesen werden.

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Bereits fertiggestellte Themen und Themen in Bearbeitung

Echtzeit Tracing mit TimeDoctor

ist ein Echtzeit Tracing Tool zur zyklengenauen Analyse von Multi-Tasking Software das 2019 im Rahmen einer CE Bachelorarbeit (siehe unten) für FreeRTOS portiert wurde.
Die Portierung soll in zweierlei Hinsicht erweitert werden:

1. Datenerzeugung

  • Vervollständigung des API
  • Datenaufzeichnung in einem Ringpuffer,
  • binäres Datenformat zu Performancesteigerung mit stand-alone Deocder App,
  • Erweiterung der Zeitmessmethodik (Start Trigger, Stop Trigger),
  • ...

2. TimeDoctor Viewer: Der momentan eingesetzte originale TimeDoctor Viewer zur interaktiven Analyse der Tracing Daten soll in seiner Funktionalität erweitert oder gleich ganz neu geschrieben werden.

Beide Punkte sind für je eine BA geeignet oder gemeinsam für eine MA.

Steuerung einer Omnirad Plattform (Bachelorarbeit)

Die Odometrie der vorhandenen Omnirad Plattform soll auf alle drei Räder erweitert werden, so das eine gezieltere Regelung der Bewegungen ermöglicht wird. die Platform soll in der Lage sein, eine vorgegebene Strecke wiederholt abzufahren. Dabei ist eine hohe Wiederholgenauigkeit anzustreben und durch Messungen und Auswertungen zu belegen.

ROS - Robot Operating System für NVIDIA Jetson TX2 + Peripherie

ROS (http://www.ros.org/) soll auf einem  Jetson TX2 lauffähig gemacht (http://www.jetsonhacks.com/2017/03/27/robot-operating-system-ros-nvidia-jetson-tx2/) und dokumentiert werden. Dabei sind versch. Peripheriebaugruppen zu integrieren und Performance-Evaluierungen durchzuführen.

Basisboard mit ARM Cortex-M0 (Bachelorarbeit)

Für das gegenwärtig eingesetzte AVR Basisboard ("USB Stick") soll ein Nachfolger auf Basis ARM Cortex-M entwickelt werden, z.B. mit einem Nucleo32 STM32F042K6 o.ä. zum Aufstecken. Der Aufbau des Boardes und passende Laborversuche sollen so dokumentiert werden, dass sie im 1.-3. Semester eingesetzt werden kann.

Maschinelles Lernen zur Erkennung von Verkehrskegeln in Videos (Masterarbeit)

Mit Methoden des maschinellen Lernens soll ein OpenCV Algorithmus in C/C++ entwickelt werden, der Verkehrskegel in Videoaufnahmen erkennt. OpenCV liefert ein Framework zur Bild-/Videoverarbeitung. Für das Maschinelle Lernen sollen Keras und TensorFlow eingesetzt werden. Der Algorithmus ist mit geeigneten Trainingsbildern auf die Verkehrskegel zu trainieren. Die Erkennungsrate ist in Beispielvideos nachzuweisen, zu optimieren und statistisch auszuwerten. Seine Echtzeit (Video) Fähigkeit soll auf einem Eingebetteten System (NVIDIA Jetson TX2) nachgewiesen werden.

Millisekundenuhr für Videoaufnahmen und Kameratests

Es soll ein Eingebettetes System entwickelt werden, das mittels LEDs eine millisekundengenaue Zeitanzeige ermöglicht. Wenn das Gerät vor eine Kamera gehalten wird soll durch manuelle Auswertung der Videoaufnahmen möglich sein, Grundparameter der Kamera zu ermitteln bzw. zu verifizieren: Bildfrequenz, Belichtungsdauer Global/Local Shutter usw.. Weiterhin soll das Gerät zur Bestimmung von Latenzen eingesetzt werden: Glas to CPU und Glas to Glas Delay. Ein STM32 Microcontroller auf einem Nucleo-Board soll als Steuereechner eingesetzt werden. Als optische Ausgabe sind ein 10x10 LED Array sowie ein weiteres kleines Display (7-Segment Anzeige oder EA OLED) vorzusehen. Die Funktionstüchtigkeit des Gerätes soll mit verschiedenen vorhandenene Kameras nachgewiesen werden (USB 2.0/3.0, MIPI CSI-2 an NVIDIA Jetson TX2 und/oder Raspberry Pi).

OpenGL ES für ein Eingebettetes System

OpenGL ES ist eine Programmierschnittstelle. Auf einem konkreten eingebetteten System mit iMX6 Prozessor (Nitrogen6x) sollen konkrete Algorithmen der Bild- und Videoverarbeitung mit OpenGL ES implementiert werden. Die Performance ist zu analysieren und zu optimieren. Grundlegende Betrachtungen zu diesem System wurden in einer vorherigen Arbeit erfolgreich durchgeführt.

Tracing Support für FreeRTOS

FreeRTOS ist ein führendes Open-Source Betriebssystem für Microcontroller. Es gibt eine kommerzielle Lösung um das Echtzeit-Verhalten des Betriebssystemes zu tracen und die Traces später zu analysieren. Ziel der Arbeit ist es, eine Open-Source Tracing Lösung zu entwickeln, selbst wenn die Funktionalität nur eingeschränkt ist. Verschiedene vorhandene Bestandteile wie die Tracing Hooks im FreeRTOS und die Open-Source Trace Visualisierung mit TimeDoctor sollen dabei integriert werden.

Autarker Spannungs- und Stromlogger

Es soll ein kleiner autarker Logger für Kleinspannungen und Ströme aufgebaut werden. Der Logger soll mobil für Messungen z.B. an einem Modellauto etc.. eingesetzt werden können. Versorgung durch eigene Batterie, programmierbar mit µC, evtl. intelligenter Mess-IC wie TI INA226, evtl. drahtlose Auslesemöglichkeit (BLE mit Android App?).

Preisgünstiger Logikanalyzer

Ein preisgünstiges Microcontrollerboard soll als einfacher LogikAnalyzer mit Datenauswertung an einem PC eingesetzt werden. Alle CE Studierenden erhalten zum Studienbeginn ein STM32F042K6 Nucleo-32 Board. Durch eine geeignete Firmware soll dieses zu einem einfachen Logikanalyzer ausgebaut werden. Für die Auswertung der Signale soll die Open-Source Lösung PulseView ( https://sigrok.org/ ) o.ä. eingesetzt werden. Die Firmware sollte so flexibel sein, dass Sie auch mit leistungsstärkeren STM32 Boards funktioniert wie STM32L432KC, ideealerweise sogar auch als 2-Kanal Oszilloskop (mit STM32F3).