Assignment 2 added

assignment_2/report/images/leading.drawio

@@ -0,0 +1 @@
+<mxfile host="app.diagrams.net" modified="2020-05-24T15:44:18.679Z" agent="5.0 (X11)" etag="FnlVK5Au8EWsuw3rlLOd" version="13.0.6" type="device"><diagram id="C5RBs43oDa-KdzZeNtuy" name="Page-1">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</diagram></mxfile>

assignment_2/report/report.tex

@@ -0,0 +1,157 @@
+% 
+% Microprocessors and peripherals 2nd assignement.
+%
+% author:
+%   Χρήστος Χουτουρίδης ΑΕΜ 8997
+%   cchoutou@ece.auth.gr
+
+
+% Document configuration
+\newcommand{\ClassName}{Μικροεπεξεργαστές και Περιφερειακά}
+\newcommand{\DocTitle}{2η Εργασία}
+\newcommand{\InstructorName}{Παπαευσταθίου Ιωάννης}
+\newcommand{\InstructorMail}{ygp@ece.auth.gr}
+\newcommand{\CurrentDate}{\today}
+
+\input{config/AuthReportConfig.tex}
+
+%\renewcommand{\AuthorName}{Χρήστος Χουτουρίδης}
+%\renewcommand{\AuthorMail}{cchoutou@ece.auth.gr}
+%\renewcommand{\AuthorAEM}{8997}
+
+\setFancyHeadLR{\ClassName}{\DocTitle}
+%\setFancyHeadLERO{\ClassName}{\DocTitle}
+
+% Document
+% =================
+\begin{document}
+
+%\FirstPage
+\TitleHeader
+
+%\tableofcontents
+%\listoffigures
+%\listoftables
+
+\section{Εισαγωγή} 
+Στην παρούσα εργασία το ζητούμενο ήταν η υλοποίηση μιας εφαρμογής για το αναπτυξιακό \eng{Nucleo-F401RE} της εταιρίας \eng{ST Microelectronics,} η οποία θα μετρά το χρόνο απόκρισης ενός ατόμου σε κάποιο οπτικό ερέθισμα.
+Η ανάπτυξη έγινε σε γλώσσα \eng{C} και χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο \eng{Keil uVision.}
+Ομοίως και σε αυτή την εργασία, κατά την ανάπτυξη δεν προκύψαν ιδιαίτερα προβλήματα, επομένως η αναφορά θα αφιερωθεί κυρίως στην υλοποίηση και τον έλεγχο του προγράμματος.
+Ο κώδικας της εργασίας αλλά και της παρούσας αναφοράς υπάρχει και στο \href{https://git.hoo2.net/hoo2/Micro2020/src/branch/master/assignment_2}{προσωπικό αποθετήριο} για την εργασίας, του συντάκτη.
+
+\section{Παραδοτέα}
+Στο παραδοτέο \eng{.zip} αρχείο μπορείτε να βρείτε:
+\begin{itemize}
+    \item Τον κατάλογο \textbf{\eng{/src}} που περιέχει τον κώδικα της εφαρμογής.
+    \item Τον κατάλογο \textbf{\eng{/Libraries}} που περιέχει τον κώδικα των βιβλιοθηκών που χρησιμοποιήσαμε, όπως το \eng{CMSIS} και το \eng{ST HAL.}
+    \item Το αρχείο \textbf{\eng{report.pdf}} που είναι η παρούσα αναφορά.
+    \item Τον κατάλογο \textbf{\eng{/Keil}} που περιέχει το \eng{project} που χρησιμοποιήθηκε στο \eng{Keil.}\\
+    Στο \eng{project} αυτό περιέχονται επιπλέων οι ρυθμίσεις καθώς και τα αρχεία από τις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιήθηκαν.
+\end{itemize}
+Για την παρούσα εργασία χρησιμοποιήσαμε το \eng{CMSIS} και το \eng{STM32F4xx\_HAL} που παρέχει η εταιρία \eng{ST} στο επίσημο αποθετήριό της.
+Η επιλογή αυτού έναντι των αρχείων από το \eng{STM32F4xx Std\_Peripheral} που περιεχόταν στο \eng{e-learning} του μαθήματος έγινε για να συμβαδίσουμε με τις βιβλιοθήκες που προτείνει ή κατασκευάστρια εταιρία.
+Επίσης η χρήση τους έγινε στο ίδιο χαμηλό επίπεδο της \eng{STM32F4xx\_Std\_Peripheral} κάτι το οποίο προτείνεται και από τον διδάσκοντα.
+\emph{\textbf{Εξάλλου μια υψηλότερου επιπέδου χρίση δεν θα είχε νόημα καθώς θα ξέφευγε από τον μαθησιακό χαρακτήρα της εργασίας}}.
+
+\section{Υλοποίηση}
+Η υλοποίηση της εφαρμογής έγινε σε δύο μέρη.
+Στο πρώτο υλοποιήσαμε ένα \eng{driver interface wrapper} πάνω από το \eng{Nucleo board.}
+Σε αυτό υπάρχουν βασικές συναρτήσεις για την αρχικοποίηση και λειτουργία του \eng{board} που αφορούν όμως μόνο τις λειτουργίες που χρειαζόμαστε για την εφαρμογή.
+Στο δεύτερο υλοποιήσαμε την “λογική” της εφαρμογής η οποία είναι ανεξάρτητη από το υλικό στο οποίο τρέχει.
+Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να μεταφέρουμε την εφαρμογή σε διαφορετικό \eng{hardware} υλοποιώντας μόνο τον \eng{driver} και φροντίζοντας αυτός να παρέχει το ίδιο \eng{API.}
+
+\subsection{Οδηγός του \eng{Nucleo}}
+Ο επεξεργαστής που φέρει το εν λόγο αναπτυξιακό είναι πολύ μεγαλύτερος από τις ανάγκες της παρούσας εργασίας.
+Έτσι τα υποσυστήματα που χρησιμοποιήσαμε ήταν ελάχιστα.
+Για την ακρίβεια έγινε χρήση:
+\begin{itemize}
+    \item Του \eng{\textbf{SysTick timer}} ώς βάση μέτρησης χρόνου.\\
+    Η συχνότητα που επιλέξαμε είναι το \eng{1Khz,} με αποτέλεσμα η ακρίβειά μας να περιορίζεται στο \eng{1msec}.
+    Αυτό βέβαια δεν αποτελεί πρόβλημα καθώς ο μέσος χρόνος απόκρισης ενός ανθρώπου σε κάποιο οπτικό ερέθισμα είναι περίπου \eng{200 msec,} κάτι που θέτει το σφάλμα μας γύρω στο 0.5\%.
+    \item Του \eng{\textbf{GPIO}} για την ανάγνωση του κουμπιού και την οδήγηση του \eng{LED} της πλακέτας.
+    \item Του \eng{\textbf{RCC}} για τον έλεγχο και των σημάτων ρολογιού εσωτερικά του επεξεργαστή στα διάφορα υποσυστήματα.
+    \item Του \eng{\textbf{Cycle count}} μηχανισμού στον \eng{debugger.}\\
+    Ο εν λόγο μηχανισμός υλοποιήθηκε στο αρχείο του οδηγού αλλά \textbf{δεν χρησιμοποιήθηκε} στην εφαρμογή καθώς η ακρίβειά του είναι πολλές τάξεις μεγαλύτερη από την απαιτούμενη. 
+\end{itemize}
+
+\par
+Αξίζει ίσως σε αυτό το σημείο να αναφέρουμε πως για την μέτρηση χρόνου χρησιμοποιήσαμε μεταβλητές για απαρίθμηση των διακοπών του \eng{SysTick.}
+Η εφαρμογή έτσι μπορούσε βλέποντας την τιμή τους να έχει εικόνα του χρόνου που έχει περάσει από το \eng{power up.}
+
+\subsection{Εφαρμογή}
+\WrapFigure{0.45}{r}{fig:leading}{leading.png}{
+    Διάγραμμα ροής του πρώτου \eng{mode} λειτουργίας.
+}
+Η εφαρμογή που αναλαμβάνει τη λογική του πειράματος αποτελείται από δύο τμήματα.
+Το τμήμα που αναλαμβάνει να πραγματοποιήσει τις μετρήσεις και το τμήμα που υπολογίζει τα στατιστικά.
+Στην εν λόγο εργασία μας ζητήθηκε η εμφάνιση των αποτελεσμάτων μέσω του \eng{debugger,} έτσι δεν υπάρχει κάποιο τμήμα που να εμφανίζει δεδομένα στο χρήση.
+
+\par
+Ποιο συγκεκριμένα για τις μετρήσεις έχουμε υλοποιήσει δύο συναρτήσεις.
+\begin{itemize}
+    \item Την \eng{\textbf{\textit{leading()}}} η οποία εκτελεί το πείραμα του πρώτου τύπου.
+    \item Την \eng{\textbf{\textit{trailing()}}} η οποία εκτελεί το πείραμα του δεύτερου τύπου.
+\end{itemize}
+
+Στο σχήμα \ref{fig:leading} φαίνεται το διάγραμμα ροής της \eng{\textit{leading()}}.
+Πρόκειται για μια απλή \eng{blocking mode} συνάρτηση η οποία σε βρόχο περιμένει ένα τυχαίο χρονικό διάστημα, έπειτα ανάβει το \eng{LED} και ξανα-περιμένει μέχρι ο χρήστης να πατήσει το πλήκτρο.
+Στο βρόχο μετά το άναμμα του \eng{LED} και μετά το πάτημα του πλήκτρου γίνεται ανάγνωση της \eng{CPU time} (που αντιστοιχεί σε \eng{msec.})
+Έτσι ο συνολικός χρόνος απόκρισης του χρήστη είναι η διαφορά τους.
+Την διαφορά τους την αποθηκεύουμε σε ένα πίνακα στη μνήμη (όρισμα \eng{out}) ώστε μετέπειτα να επεξεργαστούμε και να υπολογίσουμε τα στατιστικά.
+
+\par
+Η συνάρτηση \eng{\textit{trailing()}} είναι όμοια με μόνη διαφορά τη συμπεριφορά του \eng{LED.}
+Στην περίπτωση της \eng{\textit{leading()}} το ανάβουμε και μετράμε, ενώ στην περίπτωση της \eng{\textit{trailing()}} το σβήνουμε.
+
+\par
+\InsertFigure{0.5}{fig:experiment}{experiment.png}{
+    Στιγμιότυπο αποτελεσμάτων των συναρτήσεων για τα στατιστικά μέσω του \eng{debugger.}\\
+    Στη δομή \eng{stat} κρατάμε τα στατιστικά στοιχεία και στον πίνακα \eng{times} τις μετρήσεις από την τρέχουσα συνεδρία.
+}
+Για στατιστική ανάλυση των μετρήσεων υλοποιήσαμε 3 συναρτήσεις.
+\begin{itemize}
+    \item Την \eng{\textbf{\textit{average()}}} η οποία υπολογίζει το μέσο όρο των μετρήσεων και επιστρέφει το αποτέλεσμα σε έναν αριθμό κινητής υποδιαστολής.
+    \item Την \eng{\textbf{\textit{median()}}} η οποία υπολογίζει τον διάμεσο των μετρήσεων και επιστρέφει το αποτέλεσμα σε έναν αριθμό κινητής υποδιαστολής.  
+    \item Την \eng{\textbf{\textit{std\_deviation()}}} η οποία υπολογίζει την απόκλιση των μετρήσεων και επιστρέφει το αποτέλεσμα σε έναν αριθμό κινητής υποδιαστολής.
+\end{itemize}
+Ένα παράδειγμα αποτελεσμάτων από δεδομένα που τροφοδοτούνται σε αυτές τις συναρτήσεις φαίνεται και στο σχήμα \ref{fig:experiment}.
+
+\section{Μετρήσεις}
+Παρακάτω παραθέτουμε ένα πίνακα με μετρήσεις που κάναμε με το \eng{Nucleo.}
+Εκτελέσαμε 5 μετρήσεις με το πρώτο \eng{mode} λειτουργίας και με 5 με το δεύτερο.\\
+Οι μετρήσεις από το πρώτο είναι:\\
+\[
+    \begin{array}{rccc}
+        Α/Α & \eng{Average [msec]} & \eng{Median [msec]} & \eng{std. Deviation [msec]}\\
+        1 & 191.8 & 205 & 22.2566833 \\ 
+        2 & 235.4 & 215 & 38.2130852 \\ 
+        3 & 200.4 & 201 & 14.122323  \\ 
+        4 & 201.4 & 183 & 23.3974361 \\ 
+        5 & 207.0 & 185 & 36.4197769
+    \end{array}
+\]
+Οι μετρήσεις από το δεύτερο είναι:\\
+\[
+    \begin{array}{rccc}
+        Α/Α & \eng{Average [msec]} & \eng{Median [msec]} & \eng{std. Deviation [msec]}\\
+        1 & 226.2 & 208 & 34.1256523 \\
+        2 & 224.8 & 230 & 18.0930939 \\ 
+        3 & 208.8 & 197 & 34.3359871 \\ 
+        4 & 217.0 & 215 & 22.7068272 \\ 
+        5 & 227.4 & 215 & 29.8167744
+    \end{array}
+\]
+
+\section{Συμπεράσματα - Παρατηρήσεις}
+Συνοψίζοντας την εμπειρία μας με την παρούσα εργασία δεν έχουμε να αναφέρουμε κάποιο ιδιαίτερο πρόβλημα ή δυσκολία.
+Το μόνο μεμπτό σημείο, με το οποίο βέβαια δεν καθυστερήσαμε ιδιαίτερα ήταν η φτωχή υποστήριξη του \eng{Keil} για την \eng{qsort.}
+Από την εμπειρία μας με τον \eng{compiler gcc,} ποτέ δεν είχαμε αντιμετωπίσει παρόμοια προβλήματα και η άρνηση του \eng{Keil} ήταν κάτι που μας άφησε αρνητικές εντυπώσεις.
+Παρόλα αυτά δεν αναλωθήκαμε να ιχνηλατήσουμε το πρόβλημα, αλλά παρουσιάσαμε μια ταπεινή υλοποίηση της \eng{bobble sort,} που για το μέγεθος των μετρήσεών μας είναι ιδανική.
+
+% References
+% ============================
+%\begin{thebibliography}{100}
+%\bibitem{item}item...
+%\end{thebibliography}
+
+\end{document}