Bachelor's Thesis

Software Framework for Dynamic Switching of Communication Technologies on STM32 Microcontroller

Final Thesis 7.41 MB Appendix 2.12 MB

Author of thesis: Bc. Ema Ondrušková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Alžbeta Kostelanská

Reviewer: Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Abstract:

STM32, mikrokontrolér, komunikační technologie,
přepínání sítí, spolehlivost komunikace, energetická síť,
smart grid, rozhodovací algoritmus

Keywords:

STM32, microcontroller, communication technologies,
network switching, communication reliability,
smart grid, decision algorithm

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaEznamka

Grading

E

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky oponenta a komise: Rovnice (4.5) pro výpočet jitteru s časovými razítky předpokládá synchronizované časové základny obou zařízení. Jakým způsobem je zajištěna synchronizace hodin mezi STM32 Nucleo-F767ZI a STM32WB55RG modulem, a pokud synchronizace zajištěna není, jak tato skutečnost ovlivňuje správnost naměřeného jitteru? Prahové hodnoty spolehlivosti pro Ethernet a Bluetooth (Tabulka 4.1) jsou uvedeny jako experimentálně zvolené. Jak konkrétně probíhal experiment, na základě kterého byly hodnoty stanoveny, a jak by bylo možné tyto prahové hodnoty optimalizovat systematicky? Výsledky testu RFC 2544 ukázaly výrazný nárůst Frame Loss (80–100 %) při velkých rámcích a maximálním zatížení. Identifikujte konkrétní příčinu tohoto chování v LwIP konfiguraci nebo DMA nastavení a navrhněte konkrétní opatření pro jeho odstranění. Víte co je RSS? Jaký důvod je pro výběr metodiky RFC2544?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Telecommunication and Information Systems (BPC-TLI)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Horváth, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radek Hartman, MBA (člen)
Ing. Jiří Přinosil, Ph.D. (člen)
Jakub Lešinský (člen)
Ing. Miroslav Balík, Ph.D. (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)

Supervisor’s report
Ing. Alžbeta Kostelanská

Predložená bakalárska práca študentky sa zaoberá návrhom a implementáciou algoritmu pre prepínanie medzi komunikačnými technológiami na základe merateľných metrík spoľahlivosti prenosu. Téma práce je prakticky orientovaná a jej výstupom je riešenie určené pre použitie na mikrokontroléroch STM32.
Rozsah práce je skôr nižší a na jej spracovaní je viditeľný nedostatok času venovaného príprave textovej časti práce. Teoretická časť je spracovaná dostačujúco. Obsahuje používané komunikačné technológie, ich porovnanie, metriky spoľahlivosti prenosu a mechanizmy prepínania medzi technológiami. Praktická časť je však rozpracovaná slabšie. Chýba podrobnejší opis návrhu, dôslednejšie odôvodnenie zvolených mechanizmov prepínania, ako aj hlbšia interpretácia a diskusia nad výsledkami testovacích meraní.
Jazyková a formálna úroveň práce je nižšia. V texte sa často vyskytujú preklepy, gramatické, štylistické a typografické chyby. Vizuálny štýl grafov a obrázkov nie je jednotný a v niektorých prípadoch sa v nich nachádzajú popisy v anglickom jazyku. Práca obsahuje 55 zdrojov, pričom viaceré sú staršie ako päť rokov. Chýbajú odkazy na relevantné technické normy, študentka využíva najmä ich interpretácie z rôznych webových zdrojov.
Študentka na základe analýzy metrík a algoritmov navrhla vlastné riešenie, ktoré implementovala pre mikrokontrolér STM32. Navrhnuté riešenie spĺňa zadanie práce v minimálnom rozsahu. Testovanie bolo navrhnuté v laboratórnych podmienkach podľa metodiky RFC 2544, avšak vzhľadom na problémy pri finálnom overovaní nebolo možné ho realizovať v dostatočnom rozsahu.
Počas semestra študentka pracovala samostatne, priebežne konzultovala dosiahnuté čiastočné výsledky. Pri finálnom overení funkčnosti algoritmu sa vyskytli problémy s jeho funkčnosťou, čo sa negatívne prejavilo najmä na kvalite textovej časti práce.
Práca napĺňa zadanie v minimálnom rozsahu. Študentka zvolila vhodné riešenie a implementovala ho na mikrokontroléri STM32, no práci chýba rozsiahlejšie testovanie, detailnejšia interpretácia výsledkov a dôslednejšie formálne a jazykové spracovanie textovej časti. Points proposed by supervisor: 62

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Zadání práce lze považovat za splněné v jeho základních bodech. Studentka navrhla a implementovala systém pro dynamické přepínání mezi rozhraními Ethernet a Bluetooth na platformě STM32. Nicméně odborná úroveň zpracování je silně poznamenána nedostatečnou hloubkou analýzy. V praktické části postrádám hlubší zdůvodnění volby použitých algoritmů (např. TOPSIS či SAW) v kontextu omezených zdrojů mikrokontroléru. Vyhodnocení zvolených prahových hodnot spolehlivosti je povrchní a chybí testování citlivosti systému na změnu těchto parametrů.

Práce obsahuje 55 citací, což je kvantitativně v pořádku, avšak jejich kvalita a způsob použití v textu jsou problematické. V teoretické části se vyskytuje mnoho nepodložených tvrzení, která by měla být podložena buď konkrétním odborným zdrojem, nebo vlastním měřením. Výběr literatury se příliš opírá o obecné webové články na úkor relevantní technické dokumentace a standardů IEC, které jsou pro oblast Smart Grids klíčové.

Z hlediska formální úpravy působí práce dojmem, že byla sepsána ve spěchu. V textu se vyskytuje velké množství gramatických, stylistických a typografických nedostatků. Struktura textu je místy chaotická, postrádám logickou návaznost mezi jednotlivými podkapitolami, což čtenáři bez detailní znalosti kontextu ztěžuje pochopení hlavního přínosu práce. Grafické přílohy a schémata nemají jednotný vizuální styl.
Vytvořený software je funkční v laboratorních podmínkách, ale jeho reálná využitelnost je omezená. Pozitivně hodnotím snahu o testování pomocí RFC 2544, i když výsledky (extrémní Frame Loss) nebyly uspokojivě vysvětleny.
Z těchto důvodů hodnotím práci stupněm E – 58 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1. Rovnice (4.5) pro výpočet jitteru s časovými razítky předpokládá synchronizované časové základny obou zařízení. Jakým způsobem je zajištěna synchronizace hodin mezi STM32 Nucleo-F767ZI a STM32WB55RG modulem, a pokud synchronizace zajištěna není, jak tato skutečnost ovlivňuje správnost naměřeného jitteru?
  2. 2. Prahové hodnoty spolehlivosti pro Ethernet a Bluetooth (Tabulka 4.1) jsou uvedeny jako experimentálně zvolené. Jak konkrétně probíhal experiment, na základě kterého byly hodnoty stanoveny, a jak by bylo možné tyto prahové hodnoty optimalizovat systematicky?
  3. 3. Výsledky testu RFC 2544 ukázaly výrazný nárůst Frame Loss (80–100 %) při velkých rámcích a maximálním zatížení. Identifikujte konkrétní příčinu tohoto chování v LwIP konfiguraci nebo DMA nastavení a navrhněte konkrétní opatření pro jeho odstranění.
Points proposed by reviewer: 58

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová