Master's Thesis

Programmable Voltage Source Allowing for Automated Tests of Embedded Processors and Flash Memories.

Final Thesis 4.94 MB

Author of thesis: Ing. Peter Bránecký

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Václav Šimek

Reviewer: doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA

Abstract:

This thesis deals with programmable voltage fault injection in embedded systems and its use in automated test workflows. The goal was to create a cost-effective solution that can repeatedly generate disturbances on the DUT supply rail, control them from host-side software, and record experiment results. The PicoGlitcher with the Pulse Shaping Extension was selected as the hardware platform, and a Python control library using JSON scenarios for experiment description, validation, and execution was implemented on top of it.

Measurements showed that crowbar glitches produced the strongest DUT-side effect, with the rail dropping from 2.59 V at 100 ns pulse width to 0.47 V at 5 µs, while shaped waveforms were strongly filtered by the DUT-side power network.

Keywords:

voltage fault injection, programmable voltage source, embedded systems testing, flash memories, PicoGlitcher, waveform shaping, hardware test automation, ESP-IDF

Date of defence

25.06.2026

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. Můžete okomentovat prezentovaný graf?
  2. Jaký používáte zdroj napětí?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)

Specialization

Embedded Systems (NEMB)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D. (místopředseda)
doc. Mgr. Adam Rogalewicz, Ph.D. (člen)
Ing. Marcela Zachariášová, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Otto Fučík (člen)
Ing. Josef Strnadel, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Václav Šimek

Velmi kladně hodnotím systematický přístup studenta v průběhu celého období řešení projektu a jeho schopnost postupovat samostatně. Domnívám se, že o splnění zadání zde neexistují žádné pochybnosti a současně bylo dosaženo velmi kvalitních výsledků, což je podpořeno rozsáhlým souborem příloh, který doplňuje hlavní část technické zprávy. S ohledem na tyto skutečnosti bych si dovolil udělit souhrnné hodnocení stupněm A - výborně, 92 bodů.

Evaluation criteria Verbal classification
Informace k zadání

Tato diplomová práce se zabývá v současné době velmi aktuální oblastí, kterou představuje bezpečnost vestavěných systémů. Pozornost je zde konkrétně zaměřena na problematiku injektáže napěťových poruch a možnosti automatizace tohoto procesu v rámci komplexních testovacích procedur. Předpokládá se výběr vhodného existujícího vybavení pro tyto účely. Klíčovou složku práce pak představuje vytvoření potřebné softwarové infrastruktury kolem zvoleného vybavení a integrace jednotlivých částí realizačního výstupu do testovacích procedur.

Domnívám se, že požadavky stanovené jednotlivými body zadání byly bez problémů splněny v celém rozsahu. Coby mírné rozšíření nad rámec zadání je možno spatřovat drobné modifikace použitého hardware. Poněvadž zadání bylo připraveno společně s firmou Espressif,je možno důvodně očekávat i reálné využití dosažených výsledků v praxi.

Aktivita při dokončování

Práce byla odevzdána s předstihem oproti stanovenému termínu zadání, díky čemuž bylo možno provést zevrubnou revizi technické zprávy a zapracovat mnohé připomínky vedoucího.

Publikační činnost, ocenění

V souvislosti s řešením této diplomové práce mi není známa další publikační činnost studenta či zisk souvisejících ocenění.

Práce s literaturou

V počátečním období řešení projektu byly studentovi doporučeny základní informační prameny. Zbývající si velmi iniciativně dohledával sám. Jsem přesvědčen o tom, že v přehledu uváděné informační zdroje jsou relevantní k řešenému tématu a poskytly nezbytnou teoretickou oporu pro návrh vlastního řešení.

Aktivita během řešení, konzultace, komunikace

V průběhu řešení projektu byla komunikace se studentem bezproblémová. Konzultace s vedoucím práce či technickým odborníkem ze společnosti Espressif byly svolány především na základě podnětů studenta. Dlužno podotknout, že tyto konzultace neprobíhaly úplně na pravidelné bázi, avšak o postupu prací jsem byl informován. Dovolím si tvrdit, že student prokázal schopnost samostatné práce a inženýrského přístupu k řešení problémů.

Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Navrhuji hodnocení stupněm A, protože autor se svého zadání zhostil nadprůměrně a vytvořil jak plně funkční řešení přispívající k aktuální problematice, které je otevřené a tudíž za zlomek nákladů přístupné odborné veřejnosti, tak i velmi pěkně zdokumentoval svoje experimenty s vytvořeným řešením, na nichž lze stavět případný další výzkum.

Evaluation criteria Verbal classification Points
Rozsah splnění požadavků zadání

Evaluation level: zadání splněno

Diplomant zcela naplnil zadání ve všech bodech. I když jsou body zadání někde formulovány (zřejmě záměrně) obecněji, mohu konstatovat, že nejde jen o minimální splnění požadavků zadání, ale diplomant se se svým úkolem vyrovnal velmi dobře tak, aby výsledky byly prakticky použitelné a bylo na nich možno dále stavět.

Rozsah technické zprávy

Evaluation level: je v obvyklém rozmezí

Prezentační úroveň technické zprávy

Práce je dobře strukturována a jednotlivé kapitoly na sebe jasně navazují. Kladně hodnotím, že autor využil dodatky k uveřejnění pro čtenáře podstatných informací, které by ale vlastní text práce zbytečně komplikovaly. Práce je napsána v anglickém jazyce bez podstatných chyb.

90
Formální úprava technické zprávy 85
Práce s literaturou

Autor cituje 28 zdrojů. Jedná se převážně o konferenční a časopisecké články, které jsou velmi relevantním a aktuálním zdrojem poznání v oblasti, jíž se autor zabývá.

95
Realizační výstup

Výstupem práce je funkční a prakticky velmi použitelné řešení, založené na open-source platformě, čímž testy zařízení postavené na manipulaci s napájecím napětím zpřístupňuje široké akademické obci. S navrženou platfomou autor provedl řadu experimentů, jejichž výsledky v práci čtenáři dostatečně zprostředkovává jak v textu, tak v příslušném dodatku práce. Právě toto hodnotím velmi kladně, je vidět, že diplomant měl dostatek času a dal si na experimentech a ověření svého řešení záležet.

90
Využitelnost výsledků

Výsledky jsou velmi dobře prakticky použitelné, ostatně se jedná o firemní zadání. Navržená platforma je při zlomku nákladů v parametrech konkurenceschopná komerčním řešením a kromě vlastního řešení, které je plně funkční a slouží experimentům s produkty zadávající společnosti, hodnotím kladně také textovou část práce, která může sloužit jako zdroj a inspirace pro následovníky v akademickém prostředí.

Náročnost zadání

Evaluation level: obtížnější zadání

Zadání hodnotím jako obtížnější, protože předpokládá aplikaci elektroniky nad rámec běžné číslicové techniky, jak je na FIT vyučována, a pracuje s velmi specifickým, ale aktuálním tématem. 

Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová