Bachelor's Thesis

Digital Data Logger with Information Loss Prevention in Case of Power Failure

Final Thesis 9.41 MB

Author of thesis: Bc. Tomáš Dolák

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Václav Šimek

Reviewer: Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design and development of a digital recorder with information loss prevention in case of power failure. The main attention is given to the selection of suitable components, design and implementation of the logger firmware, construction of the expansion board with the necessary components and testing of the resulting device. The developed logger will be used in Qi certification labs to record data from wireless chargers supported by NXP Semiconductors. However, due to its versatility, it can also be used to record other types of data in various applications after modification.

Keywords:

embedded device, digital recorder, expansion board design, power backup, data loss prevention, SDHC card, FAT file system

Date of defence

19.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.

Topics for thesis defence

  1. Odůvodněte použití stejné velikosti odporu (1 kOhm) u rezistorů R12 i R14 v Obr. 4.7, str. 52 technické zprávy.
  2. Jaká je horní hranice garantovaného množství dat, která dokáže realizovaný záznamník přesunout z volatilní (RAM) do nevolatilní paměti (SD karta), dojde-li k výpadku napájecího napětí?
  3. Jak by se dala momentálně používaná 1s granularita časové značky záznamů zjemnit, aby bylo lépe rekonstruovatelné časové uspořádání zaznamenávaných událostí?
  4. Jak velký problém z hlediska odolnosti vůči výpadku napájecího napětí může v praxi představovat cca 16,5s čekání na dostatečné nabití (super)kondenzátoru?
  5. Jaké data se zaznamenávají?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta informačních technologií

Department

Department of Computer Systems

Study programme

Information Technology (BIT)

Composition of Committee

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. (předseda)
Ing. Marcela Zachariášová, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Milet, Ph.D. (člen)
Ing. Miloš Musil, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Veigend, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Václav Šimek

I když vedoucímu úplně nepřísluší hodnotit kvalitu dosažených výsledků či technické zprávy, rozhodně musím ze své pozice studenta pochválit za velmi pečlivé zdokumentování celého projektu. Rovněž i technická stránka projektu je dle mého názoru na velmi dobré úrovni, přičemž významnou složkou zde byla zejména implementace obslužného firmware pro záznamník dat. V souhrnu navrhuji hodnocení stupněm A - výborně, 92 bodů.

Evaluation criteria Verbal classification
Informace k zadání

V případě této bakalářské práce se jedná o firemní zadání vypsané ve spolupráci se společností NXP. Projekt si klade za cíl návrh a technickou realizaci jednotky pro záznam dat při testování vestavěných systémů. Část aktivit je věnována obvodové realizaci, nicméně stěžejní objem práce připadá na implementaci obslužného firmware. Požadavky stanovené zadáním byly splněny v celém rozsahu a výsledkem je funkční zařízení využitelné v reálných podmínkách. Vše je navíc velmi podrobně zdokumentováno.
Práce s literaturou

Na začátku projektu byly studentovi byly doporučeny některé z výchozích informačních zdrojů. Zbývající si pak dohledal již ve vlastní režii, přičemž jejich výběr byl konzultován. I přes poměrně velký počet uváděných informačních zdrojů byly tyto využity účelně.
Aktivita během řešení, konzultace, komunikace

Vzájemná komunikace i samotná aktivita studenta v průběhu řešení bakalářské práce byla na výborné úrovni. Prezenčních konzultací proběhlo minimum, poněvadž většinu záležitostí bylo možné řešit vzdáleně. Student iniciativně navrhoval řešení technických problémů a prokázal schopnost samostatné práce.
Aktivita při dokončování

Realizační výstup této bakalářské práce byl dokončen v určitém předstihu oproti stanovenému termínu. Ve zbývajícím čase proběhlo i několik revizí technické zprávy.
Publikační činnost, ocenění

V souvislosti s řešením této bakalářské práce mi není známa další publikační činnost nebo zisk případných ocenění.
Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

Výsledek práce studenta (tj., realizační výstup a technickou zprávu) souhrnně považuji za nadprůměrně kvalitní a navrhuji jej ohodnotit stupněm B, což odůvodňuji takto:



  • zadání považuji za obtížnější,

  • realizační výstup hodnotím jako nadprůměrně kvalitní a, až na okrajovou výtku, funkční dle požadavků zadání a, až na výtky k formální úpravě technické zprávy a práci s literaturou v ní (viz výše), také jako nadprůměrně kvalitně zdokumentovaný.

Evaluation criteria Verbal classification Points
Náročnost zadání

Evaluation level: obtížnější zadání

  • Zadání považuji za obtížnější, zejména kvůli požadavkům reakce na krátkodobý výpadek napájení (bod 1 zadání), tvorby desky plošných spojů (bod 4 zadání) a otestování vlastností záznamníku (bod 6 zadání) - tyto požadavky mohly být kvalitně splněny jen díky uváženému rozvržení realizačních činností v čase.
  • Další požadavky zadání považuji za průměrně náročné, tj. zvládnutelné pomocí vědomostí a zkušeností získaných během dosavadního studia na FIT VUT.
Prezentační úroveň technické zprávy
  • I přes výhrady uvedené v části Rozsah technické zprávy (viz výše) je technická zpráva (TZ) vhodně strukturovaná, její části na sebe vhodně navazují a přispívají k její velmi dobré čitelnosti i k velmi dobré představě o prostředcích, způsobu a výsledku řešení.
  • Souhrnně nemám k prezentační úrovni TZ vážnější výhrady a hodnotím ji jako nadprůměrně kvalitní.
 90
Formální úprava technické zprávy

Úroveň typografické a jazykové stránky technické zprávy považuji za velmi dobrou - z nedostatků stojí za zmínku snad jen poměrně častá "bílá místa" v textu, občasné překlepy popř. nadměrná velikost či špatná čitelnost některých obrázků.

 80
Realizační výstup
  • Zadáním požadovaný realizační výstup (RV) má dvě části - hardwarovou (viz bod 4 zadání) a softwarovou (viz bod 5 zadání).
  • Realizace obou částí je kvalitně zdokumentována v kapitolách 4 a 5 technické zprávy (TZ), doplněných o další detaily v kapitole 6 TZ.
  • Oceňuji, že při vývoji software i hardware autor zohledňoval, v podstatě nad rámec zadání a pro zvýšení kvality RV, i budoucí udržovatelnost a rozšiřitelnost RV, konkrétně např. zavedením přehledné konvence pro pojmenování proměnných a využitím Doxygen komentářů ve zdrojových souborech, možnosti konfigurace ladicích/informačních výpisů či úsilí o soulad s MISRA-C u firmware či přípravě desky plošných spojů pro osazení GPS modulu či druhého (super)kondenzátoru.
  • Souhrnně považuji RV za zdařilý a prakticky využitelný a, až na okrajovou výtku k části D bodu 2 zadání (viz výše), také za splňující požadavky zadání.
 95
Využitelnost výsledků

Z technické zprávy plyne, že výsledek práce plánuje být využit firmou NXP Semiconductors Czech Republic, s.r.o.
Rozsah splnění požadavků zadání

Evaluation level: zadání splněno s drobnými výhradami

Až na výhradu k nesplnění požadavku přímé obsluhy skrze ovládací prvky (viz část D bodu 2 zadání) považuji zadání jako celek za splněné - výhrada se týká absence skutečnosti, kterou považuji z hlediska množství s ní souvisejících realizačních činností a z hlediska využitelnosti celku za okrajovou a, v případě potřeby, snadno doplnitelnou.
Rozsah technické zprávy

Evaluation level: je v obvyklém rozmezí

  • Rozsah technické zprávy (TZ) považuji za obvyklý - TZ obsahuje veškeré podstatné informace k řešené problematice i realizačnímu výstupu (RV).
  • Mnohá, z hlediska zvoleného přístupu k řešení zadání, okrajová témata jsou však v TZ prezentována zbytečně podrobně (viz např. části 2.6.2, 2.6.3, 3.3.1, 3.3.2, 3.4.1, 3.4.2, 3.5.1, 3.5.2, 3.5.3, 3.6.2), což sice navyšuje počet stran technické zprávy, ale nezvyšuje její informační hodnotu, čitelnost a pochopitelnost z pohledu čtenáře/čtenářky TZ.
Práce s literaturou
  • Informační zdroje použité v technické zprávě jsou, vzhledem k tématu a zadání práce, vhodně zvoleny, pokrývají problematiku řešenou v rámci práce a v technické zprávě je na ně odkazováno způsobem umožňujícím řádné odlišení prvků vlastních od převzatých.
  • Vytknout lze snad poměrně velké množství (70) informačních zdrojů v části Literatura - mnohé z těchto zdrojů jsou však citace týkající se okrajových témat (viz výše, výtka v části Rozsah technické zprávy), další z nich, sloužící k odkazu na doplňkovou informaci, pak mohly být v TZ umístěny spíše poblíž místa odkazu na ně, např. s využitím poznámky pod čarou.
 75
Topics for thesis defence:
  1. Jak by se dala momentálně používaná 1s granularita časové značky záznamů zjemnit, aby bylo lépe rekonstruovatelné časové uspořádání zaznamenávaných událostí?
  2. Odůvodněte použití stejné velikosti odporu (1 kOhm) u rezistorů R12 i R14 v Obr. 4.7, str. 52 technické zprávy.
  3. Jaká je horní hranice garantovaného množství dat, která dokáže realizovaný záznamník přesunout z volatilní (RAM) do nevolatilní paměti (SD karta), dojde-li k výpadku napájecího napětí?
  4. Jak velký problém z hlediska odolnosti vůči výpadku napájecího napětí může v praxi představovat cca 16,5s čekání na dostatečné nabití (super)kondenzátoru?
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová