KRATOCHVÍL, J. Časová synchronizace mikrokontrolerů rodiny stm32 [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Hlavním cílem bylo vyzkoušet různé způsoby časové synchronizace mikrokontrolérů, konkrétně stm32. Student pracoval samostatně, aktivně a iniciativně, na pravidelné konzultace byl vždy připraven. Práci si systematicky rozvrhl, a tak měl dostatek času zrealizovat všechna měření. Textová část práce je v některých částech trošku hůře čitelná, ale to nic neubírá na kvalitě odvedené práce. Hodnotím A/90 bodů.
Předložená diplomová práce se věnuje tématu časové synchronizace distribuovaných měřicích systémů s mikrokontrolery a implementací vybraných metod do MCU rodiny STM32. Zadání je poměrně komplexní a je možné je považovat za náročnější, zejména s ohledem na požadavek realizace několika synchronizačních metod implementovaných do zvoleného mikrokontroleru. Předpokládá dobrou orientaci v metodách časové synchronizace, měření času a vyhodnocení stability zdrojů hodinových signálů a v neposlední řadě i znalost vybrané hardwarové platformy a její programování. Student musel samostatně nastudovat dostupné a vhodné metody pro časovou synchronizaci vestavného zařízení a navrhnout způsob jejich implementace na zvolené HW platformě. Dále se musel zaměřit na metodiku měření přesnosti a analýzy stability zdrojů hodinových signálů, které potřeboval pro vyhodnocení praktických vlastností vybraných metod. Předpokladem byla i praktická implementace metod na zvolených hardwarových platformách. Je možné konstatovat, že hlavní cíle práce byly splněny. Požadovaná implementace metod v MCU STM32 je ale z mého pohledu dle přiložených zdrojových kódů docela minimalistická, v mnoha případech zaměřená jen na připojení určitého externího signálu nebo zařízení k MCU (přijímače GPS, DCF, RDS) poskytujícího tento synchronizační signál a zpracování tohoto signálu jako přerušení z externího zdroje. Jedinou výjimkou je doprogramování regulace hodinového kmitočtu získaného v PLL smyčce hodinového subsystému MCU STM32F769. Rovněž není zřejmé, proč byly vybrány právě uvedené metody a nebylo například uvažováno o implementaci protokolu dle IEEE 1588 (PTP), který je typickým představitelem používaných „time-based“ synchronizačních metod v měřicích systémech vedle synchronizace založené na GPS. Student úspěšně sestavil zařízení s požadovanými čtyřmi různými způsoby synchronizace, naměřil a zpracoval velké množství dat pro vyhodnocení kvality synchronizace a porovnal je. Prezentované výsledky vztahující se k dostavování frekvence zdroje hodin synchronizovaného zařízení ukazují, že implementovaná metoda úpravy kmitočtu s využitím RC oscilátoru a PLL je funkční a ve spojení se zdrojem referenčních hodin z GPS se jedná o metodu s nejmenší směrodatnou odchylkou. Předložený dokument je zpracován v rozsahu 71 stran vlastního textu a je rozdělen do 5 hlavních části, které jsou reprezentovány poměrně vysokým počtem 12 kapitol. Kapitoly jsou sice řazeny v logickém sledu a celková struktura práce reflektuje hlavní požadavky zadání, ale logičtější členění jednotlivých kapitol by přispělo k větší přehlednosti. Např. kapitolu o RC oscilátoru mikrokontroleru by bylo možné začlenit do kapitoly o použitém hardwaru k jednotlivým vývojovým kitům s MCU STM a oddělené kapitoly zaměřené na praktická měření jednotlivých metod mohly být uvedeny v rámci jedné kapitoly. Pak by i jejich vyhodnocení mohlo být součástí této kapitoly. Teoretická část práce je zpracovaná v prvních dvou hlavních kapitolách (2 a 3), kde student představuje přehled relativních a absolutních metod synchronizace. Zde se domnívám, že student některé metody nevhodně zařadil pouze mezi relativní, i když informaci o absolutním čase mohou obsahovat. Synchronizační metody by bylo pak vhodnější dělit na metody založené na signálech (Signal-based) a na metody založené na čase (Time-based). Rovněž řazení jednotlivých metod by mělo korespondovat s jejich četností použití v praxi, což rozhodně není splněno, když jako první relativní metodu uvádí metodu využívající měření spotřeby proudu při Bluetooth komunikaci. Z kapitoly 4 o použitém hardware není zřejmé, proč byly vybrány uvedené komponenty, zejména vývojové kity s mikrokontrolery. V kapitole 5 věnující se způsobům vyhodnocení vlastností jednotlivých synchronizačních metod je měření časového zpoždění zpracování synchronizačního pulzu pomocí vyvedení signalizačního pulzu z MCU vlastně měřením efektivity implementace zpracování přerušení z externího signálu a následná indikace ukončení tohoto procesu na jiném externím pinu MCU. Takovéto vyhodnocení bude silně závislé na vybrané HW platformě, způsobu implementace zpracování přerušení z externího signálu a na nastavené optimalizaci překladače ve vývojovém prostředí pro daný MCU. Praktická část práce věnující se měření parametrů časové synchronizace vybranými metodami je obsažena v kapitolách 7 až 10. V kapitole 7 došel student k závěru, že přesnost synchronizace externím signálem není závislá na vytížení procesoru, což je při správné implementaci a prioritizaci přerušení očekávatelné. Součástí praktické části práce a vyhodnocení dosažitelných přesností bych očekával i vyhodnocení nejistoty měření pro jednotlivé případy, kdy zmínka o výpočtu nejistot byla uvedena v některé z teoretických kapitol, ale praktický výpočet chybí. Od toho se odvíjí i formát zápisu středních hodnot zjištěných rozdílů a vypočítaných směrodatných odchylek. Kapitola 11 se věnuje tvorbě náhradního modelu vstupních dat při výpadku informací z referenčních hodin a definuje tři postupně vylepšované modely. V kapitole 12 je závěrečné porovnání funkčnosti implementovaných metod z hlediska přesnosti dostavení frekvence zdroje hodin v synchronizovaném zařízení. Práce je po jazykové stránce na podprůměrné úrovni zejména s ohledem velký počet gramatických chyb zejména ve shodě podmětu s přísudkem, chybách v interpunkci, překlepech, nesrozumitelných a chybných jazykových formulacích a hovorovým výrazům a spojením („metoda stojí a padá na …“, „v totožný moment“, „tik hodin“, atd.). Zejména v kapitole 11 komplikují výše uvedené jazykové chyby čitelnost a pochopitelnost textu. Po formální stránce mám připomínku ke schématům zapojení pro měření přesnosti různých metod synchronizace (obr. 7.7, 8.3), které by bylo vhodnější vyobrazit pomocí blokového schématu s označením příspěvků zpoždění k celkové chybě synchronizace v jednotlivých částech schématu. Studentem použitý popis je nepřehledný. Dále se jedná zejména o problematické dělení osy kategorií u mnoha prezentovaných histogramů, kdy hodnota dané kategorie je obtížně odečitatelná z důvodu nestejného dělení osy a hodnoty dané kategorie. Grafická prezentace výsledků se taktéž neobejde bez problémů. Některé obrázky nejsou dostatečně ostré – jsou pořízeny jako fotografie namísto přímého uložení grafiky z obrazovky např. osciloskopu (obr. 2.2, 2.3). Bylo by vhodnější pro grafy použít inverzní černobílé schéma a ne originální formát exportovaný z LabVIEW. Práce s literaturou je na průměrné úrovni, student využil pouze pět hodnotných odborných publikací, ve zbývající literatuře jsou zastoupeny firemní katalogy, informace z internetových obchodů a další podřadné zdroje. I přes uvedené výtky svědčí předložená práce o inženýrských schopnostech studenta, práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení dobře C/70.
eVSKP id 159973