Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Martin Horvát
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Josef Strnadel, Ph.D.
Reviewer: Ing. Václav Šimek
This thesis presents the design and implementation of a Communication Abstraction Layer (CAL) for the firmware of the STSS 1.1, a non-contacting sliding waveguide short developed by S-TEAM Lab s.r.o. The fragmented industrial communication protocol landscape places ongoing pressure on device vendors to support multiple protocols simultaneously; CAL addresses this at the firmware architecture level. The design centers on a compile-time plugin system in which each communication source registers a parser and a formatter, decoupling protocol-specific data handling from a shared command processing core. A single FreeRTOS task serializes all command execution and enforces single-owner control semantics via the System Manager, while leaving other firmware services unaffected. Testing across four scenarios confirms that semantically equivalent commands from different sources produce identical device core behavior, that co-existing services remain available under full EtherNet/IP load, that control ownership is correctly enforced, and that CAL processing overhead is negligible relative to the 3 ms Device Core scan cycle.
embedded systems, industrial communication, communication abstraction layer, multi-protocol control, EtherNet/IP, FreeRTOS, plugin architecture, firmware design, waveguide short, Industry 4.0
Date of defence
22.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
B
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 oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm B.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Computer Systems
Study programme
Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)
Specialization
Cyberphysical Systems (NCPS)
Composition of Committee
prof. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (člen) Ing. Jiří Novák, Ph.D. (člen) Ing. Josef Strnadel, Ph.D. (člen) Ing. Vladimír Bartík, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Josef Strnadel, Ph.D.
S přihlédnutím k
navrhuji ohodnotit práci studenta a její výsledek stupněm A a navrhuji navrhnout studenta na některé z dostupných ocenění.
Výsledek práce studenta (tj. realizační výstup a technická zpráva) mi byl předkládán ke konzultacím průběžně; jeho konečná podoba mi byla předložena včas, což mi umožnilo připomínkovat ji, a se studentem probrat vše zásadní pro její konečnou podobu, s poměrně velkým předstihem před termínem pro její odevzdání.
-
Student prokázal schopnost samostatně využívat vedoucím doporučené i vlastním úsilím nalezené informační zdroje související s řešeným tématem, mj. orientovat se v nich, čerpat z nich a vhodně využívat informace v nich obsažené k řešení daného tématu.
Dané téma začal student zpracovávat včas, řešení průběžně konzultoval a pravidelně informoval o dílčích pokrocích i dalším směřování řešení. Student pracoval samostatně, na konzultace byl vždy výborně připraven.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. Václav Šimek
Je velmi potěšitelné, že se podařilo zadání této diplomové práce dotáhnout do stavu, kdy lze výsledek bez problémů nasadit v praxi. Domnívám se, že podobné abstrakční vrstvy mohou prodloužit život mnohým hardwarovým přípravkům bez výraznějších zásahů do jejich architektury, pokud je třeba implementovat nový typ komunikačního protokolu. Při celkovém pohledu se jedná o velmi solidně zpracovaný projekt, který netrpí zásadními nedostatky. Z těchto důvodů navrhuji souhrnné hodnocení stupněm B - velmi dobře, 85 bodů.
Evaluation level: assignment fulfilled
Požadavky zadání byly v celé šíři bez výhrad vypořádány. Coby rozšíření oproti původně stanoveným požadavkům je možno spatřovat systém pro záznam a následnou analýzu událostí, který je součástí implementovaného řešení.
Evaluation level: is within the usual extent
Rozsah technické zprávy dosahuje obvyklého rozmezí, které lze očekávat od diplomové práce. Všem důležitým aspektům návrhu a realizace technického řešení je věnována patřičná míra pozornosti.
Hlavní část technické zprávy je rozdělena do celkem 6 kapitol, které jsou řazeny v logickém sledu. Kromě toho zde lze nalézt jednu přílohu popisující obsah datového média s doprovodnými materiály.
Jinak výbornou úroveň technické zprávy mírně kazí provedení některých sekcí (např. 3.1), které jsou velmi dlouhé a vnitřně členěné jen pomocí malých tučných nadpisů bez číselného označení. Tento přístup poněkud zhoršuje orientaci čtenáře v textu.
V případě realizačního výstupu, který má převážně implementační charakter, bych ještě ocenil podrobnější návod ke zprovoznění realizovaného řešení (postup pro úspěšné přeložení zdrojových kódů a jejich nahrání do cílového mikrokontroléru).
Technická zpráva je sepsána v anglickém jazyce, a to na velmi solidní úrovni. Samotný výklad je vedený srozumitelnou formou. Z pohledu formální úpravy mám pouze jednu zaznamenání hodnou připomínku:
K výběru jednotlivých informačních zdrojů, jejich celkovému počtu a způsobu využití v rámci technické zprávy nemám významnějších připomínek.
Vedle samotné dokumentační stránky projektu představují hlavní složku zdrojové kódy. Konkrétně se jedná o implementaci vrstvy CAL, binárního protokolu 3SBP a vrstvy pro záznam událostí. Zdrojové kódy jsou pak opatřeny základními komentáři.
V případě CAL vrstvy je veškerá funkcionalita soustředěna na jednom místě, kdy by z pohledu udržitelnosti kódu přišlo vhod účelně zvolené strukturování do několika samostatných souborů.
Je škoda, že se na datovém médiu v cloudovém úložišti nevyskytují i ostatní potřebné soubory, v podstatě jakýsi "snapshot" pracovního adresáře se zdrojovými kódy, nezbytné pro kompilaci projektu.
Dle informací prezentovaných v technické zprávě je patrné, že realizační výstup naplňuje stanovené cíle. Kromě toho došlo i k ověření jeho vlastností při praktickém nasazení pro účely řízení činnosti přístroje STSS ve spolupracující firmě.
Evaluation level: more difficult assignment
Domnívám se, že vytvoření univerzální abstrakční vrstvy, která by byla schopna transparentně mapovat různé komunikační protokoly/standardy na definovanou množinu příkazů sloužících k ovládání cílového zařízení, není rozhodně jednoduchou záležitostí. Domnívám se, že z této skutečnosti pak pramení i vyšší obtížnost zadání posuzované diplomové práce.
Grade proposed by reviewer: B
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová