Event-driven operating system approach with focus in low-power solutions for IoT

1. Instituto Nacional de Telecomunicações
SISTEMA OPERACIONAL DE TEMPO REAL
ORIENTADO A EVENTOS PARA SISTEMAS
EMBARCADOS COM FOCO EM APLICAÇÕES PARA
INTERNET DAS COISAS
Edielson Prevato Frigieri
edielson@inatel.br
Amanda Kelly da Silva
amandakelly@gec.inatel.br
Samuel Pereira
samuelpereira@gec.inatel.br
Out 2014

2. Agenda
1
O que é
IoT?
2
Desafios
para IoT
3
EventOS
RTOS baseado
em eventos
4
Resultados

3. O que é IoT (Internet of Things)?

4. O que são estas coisas?
internet

5. Visão de Weiser
As tecnologias mais profundas são aquelas que
desaparecem. Misturam-se no cotidiano da vida até que se
tornam indistinguíveis. (Weiser, 1991)

6. Casos reais
 Monitoramento de vagas de estacionamento
http://www.libelium.com/smart_santander_parking_smart_city/

7. Casos reais
 Monitoramento incêndios em florestas
http://www.libelium.com/wireless_sensor_networks_to_detec_forest_fires/

8. Agenda
1
O que é
IoT?
2
Desafios
para IoT
3 4
EventOS Resultados
RTOS baseado
em eventos

9. Desafios da IoT
 Locais de armazenamento ilimitados
 Preocupações com privacidade
 Interação com as pessoas
 Conectividade comum
 Eficiência energética do ecossistema
 Atualização de aplicação

10. Agenda
1
O que é
IoT?
2
Desafios
para IoT
3 4
EventOS Resultados
RTOS baseado
em eventos

11. EventOS
Conectividade
Eficiência
energética
Atualização de
aplicação
RTOS
comum
baseado em eventos

12. EventOS
 Conectividade comum
 Utilização de protocolos publish/subscribe baseado
em fila de mensagens
 Permite a uniformização da comunicação;
 Possui características como velocidade, simplicidade,
robustez a conexões instáveis;
 Alguns exemplos:
 MQTT
 XMPP
 Outros...

13. EventOS
http://eecatalog.com/m2m/2013/03/14/m2m-promises-growth-for-embedded-wireless-sensors-and-more/

14. EventOS
 Atualização de aplicação
 Permite o carregamento de um novo aplicativo
remotamente e em tempo de execução.
 Permite instalar ou desinstalar novas funcionalidades em
tempo de execução;
 Permite o monitoramento do estado atual, tanto em relação
às funcionalidades instaladas quanto a capacidade de
memória;

15. EventOS

16. EventOS

17. EventOS
 Eficiência energética
 Escalonamento baseado em eventos
 Permite que o sistema trabalhe, na maior parte do tempo,
em modo de economia de energia (sleep mode)
 Sleep mode
 Entering
 Standby
 Wakeup
 On-Exit
 Tail-chaining
http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0337e/Babjagdg.html

18. EventOS
Evento 1
Média
Lista de tarefas
Tarefa 1
Evento 1
Evento 1
Média
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa
Idle

19. EventOS
Evento 2
Baixa
Lista de tarefas
Evento 2
Baixa
Tarefa 1
Evento 1
Evento 1
Média
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa
Idle

20. EventOS
Evento 3
Média
Evento 3
Média
Lista de tarefas
Evento 1
Média
Evento 2
Baixa
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa
Idle

21. EventOS
Evento 3
Média
Lista de tarefas
Evento 1
Média
Evento 2
Baixa
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa
Idle
Preempção

22. EventOS
Evento 1
Lista de tarefas
Evento 1
Média
Evento 3
Média
Evento 2
Baixa
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 1

23. EventOS
Evento 1
Lista de tarefas
1
2
1
Evento 3
Média
Tarefa 2
Evento 1
Evento 2
Baixa
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 2
3
2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

24. EventOS
Evento 1
Lista de tarefas
Evento 3
Média
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Evento 2
Baixa
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 5
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

25. EventOS
Evento 3
Lista de tarefas
Tarefa 2
Evento 1
Evento 3
Média
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Evento 2
Baixa
Tarefa 4
Evento 3
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

26. EventOS
Evento 3
Lista de tarefas
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Evento 2
Baixa
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 4
Evento 3
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

27. EventOS
Evento 2
Lista de tarefas
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 2
Evento 1
Fila de Eventos
Evento 2
Baixa
Escalonador
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

28. EventOS
Evento 2
Lista de tarefas
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 2
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1

29. EventOS
Lista de tarefas
Tarefa 1
Evento 1
Tarefa 2
Evento 1
Tarefa 3
Evento 2
Tarefa 4
Evento 3
Tarefa 5
Evento 1
Fila de Eventos
Escalonador
Tarefa
Idle
Sleep Mode

30. EventOS
 Garantia de tempo real
 Tarefas como máquinas de estado
 Garante que não ocorrerá travamentos no sistema;
 Permite que os sistema atenda a requisitos de tempo real;

31. Agenda
1
O que é
IoT?
2
Desafios
para IoT
3 4
RTOS baseado Resultados
em eventos

32. RTOS baseado em eventos
 EventOS
 https://eventos.codeplex.com/
 EventOS is an event-driven operating system with
focus on Internet of Things that was built to be flexible
and lightweight, with high power efficiency constraint.
Targeted for using in small microcontrollers providing
remote access and management.

33. Referências
• M. Gigli, Internet of Things: Services and Applications Categorization, Adv.
Internet Things. 01 (2011) 27–31. doi:10.4236/ait.2011.12004.
• Weiser, M.: The Computer for the 21st Century. Scientific American 265(9):66–
75 (1991)
• Takada, H. (2001). Real-time operating system for embedded systems. In: M.
Imai and N. Yoshida (eds.): Tutorial 2 – Software Development Methods for
Embedded Systems, Asia South-Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC).
• Li, Q. (2010). Real-Time Concepts for Embedded Systems. First Edition, p. 294.
• C. Media, Embedded Market Survey, Embedded System Design Magazine,
2013.
• T. Mohamadi, Real Time Operating System for AVR microcontrollers, 2011 9th
East-West Des. Test Symp., pp. 376–380, Sep. 2011.

34. Referências
• T. N. B. Anh and S.-L. Tan, Survey and performance evaluation of real-time
operating systems (RTOS) for small microcontrollers, IEEE Micro, vol. PP, no. 99,
p. 1, 2009.
• R. Barry, Using the FreeRTOS Real Time Kernel - A Practical Guide, First Edit.
2010, p. 216.

35. FIM
Amanda Kelly
Samuel Pereira
Edielson Prevato Frigieri