Professor Dr.-Ing. Detlef Justen

• Mitglied der Studienkommission
• Stellvertretendes Mitglied im Fakultätsrat
• Langjähriger Vorsitz des Prüfungsausschusses (SoSe 2007 - WiSe 2016)
• Ehemaliger Studiendekan (SoSe 2014 - WiSe 2016)
• Einführung Informatik im Praxisverbund
• Einführung Alumniveranstaltung (erste Veranstaltung am 03. März 2007)

Sensor-Aktorsysteme

• Grundlagen Elektrotechnik
• AD/DA-Wandler
• Grundlagen Messtechnik
• Induktivitäten (Laden - Entladen)

Embedded Toolchain

• Toolchain
  Compiler / Assembler
  Linker / Locater
  Loader / Brenner
  Object File als Bindeglied
• Bare-Metal (Vom Reset bis zur Ausführung von main())
  - Prolog Epilog von Funktionen
  - Variablenhandling
  - Stackaufbau, -test
  - CRT0/CStartup
  - …
• Interrupt
• Alignment
• Funktionsweise eines Debugger (u.a. JTAG, ISD)

Embedded System Architecture

• Grundlagen
  Bitmanipulationen
  Fehlerrückgabe
  Zahlenüberlauf
  Geschwindigkeitsoptimierungen
• Betriebssystem (u.a. Scheduling-Verfahren, Semaphore)
• InterTaskKommunikation
  Nachrichtenbasierte Kommunikation (z.B. Fifo)
  Speicherbasierte Kommunikation (z.B. Double Buffer)
  Zero Copy
• Zustandsautomat
  Ereignisgesteruert / Zyklisch
• Regler / Steuerung
• Numerische Mathematik
  Integration / Differentiation
  Glättung / Filterung
  Rechnen mit Gleitkommazahlen
  Fixed-Point-Arithmetik

Programmieren in C / C++

• Lehrbuch siehe https://de.wikibooks.org/wiki/Programmieren_in_C/C%2B%2B

Rechnernetze

• Entsprechend ISO/OSI-Schichtenmodel

Labor C Programmierung auf Basis von µC-Peripherie

• Übungsaufgaben rund um µC Peripherie
  AD-Wandler auf Basis einer Pulsmessung
  GPIO auf Basis einer Servomotoransteuerung (Halbschritt/Vollschritt)
  PWM auf Basis einer Servomotoransteuerung (Mikroschrittbetrieb)
  Timer auf Basis einer Motordrehzahlmessung
  UART mit DMA auf Basis der NeoPixel (PWM-Erzeugung mittels UART)
  I2C per BitBang

(Linux) OS in der Anwendung

• Übungsaufgaben rund um OS-Funktionen
  Socket-Funktionen
  Dateizugriff (diverse Arten)
  Threads + InterThread Datenaustausch
  Prozess + InterProzess Datenaustausch
  Blockierende + Nichtblockierende Funktionsaufrufe
  Librarys incl. Erstellung und Nutzung aus Python
  Asynchrone OS-Aufrufe (Event-Loop)

Betriebssysteme und Rechnerarchitektur

• Von-Neumann-Architektur
• Speichermodell
• MMU
• IRQ
• Geräteverwaltung
• Scheduling
• Speicherverwaltung
• Semaphore

Linux-Treiber-Entwicklung

Kompetenzen der Informatik

• Gruppenarbeit mit eng verzahnten Aufgabenstellungen aus der Fachkompetenz und der Schlüsselkompetenz
   

2024: Forschungssemester “Sicherheitsaspekte von 'Embedded Betriebssysteme”

Softwarefehler sind überall vorhanden, auch in embedded Systemen. Da embedded Systeme im Verborgenen ihren Dienst tun und 24/7 aktiv sind, ist es hier ein leichtes, unbemerkt diese Systeme zu kapern. Auf solchen Systemen aufgespielte Viren können beispielsweise für Botnetze genutzt werden. Da embedded Systeme auch zur Überwachung/Steuerung von kritischer Infrastruktur genutzt werden, sind auch Angriffsszenarien denkbar, bei welcher Anlagen falsche Daten liefern oder ferngesteuert aktiviert/deaktiviert werden.

Die im Rahmen des Forschungsvorhabens untersuchte Software ist ein OpenSource Projekt, welches weitere OpenSource Projekte nutzt. Als Betriebssysteme wurde RIOT gewählt. RIOT selbst nutzt als Standard-C Library die im Compiler integrierte Library newlib. Eine aufgrund ihres Alters und des Gebrauches recht stabile/universelle OpenSource Library. Für die Netzwerkanbindung über TCP/UDP stehen innerhalb von RIOT 3 Stacks zur Auswahl. Ein von RIOT selbst entwickelter Stack 'Generic (GNRC) network stack', den OpenSource Stack 'lwIP network stack' und den OpenSource Stack 'OpenWSN network stack'. Ähnliches gilt für den MQTT Stack, welcher auf UDP aufsetzt. Hier sind zwei von RIOT entwickelte Varianten und ein über das Eclipse Projekt gepflegter Stack ' Eclipse Paho' vorhanden.

Diese Konstellation wurde auf Schwachstellen hin untersucht, die ein Angriff auf ein so konfiguriertes System ermöglicht. Schwachstellen sind hier insb. Bufferoverflow, die in direkter, aber auch indirekter Form im Code eingebaut sind. 

2008-2011: X-In-The-Loop

Genehmigung des Forschungsvorhabens zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses an Fachhochschulen "IngenieurNachwuchs 2008": Erweiterung einer Plattform zur Absicherung und Validierung softwaregetriebener elektronischer Systeme zu einer echtzeitfähigen X-In-The-Loop-Umgebung

2007 - 2008: Ethernet Powerlink

Mitarbeit in der Workinggroup für Switched/Gigabit Ethernet Powerlink
Analyse und Spezifikation der Randbindungen zur Umsetzung der 100MBit Hub Topologie von Ethernet Powerlink 2.0 auf 1GBit Ethernet mit Voll-Duplex Switches.

2006 - 2007: Ethernet Powerlink

Mitarbeit bei der Umsetzung der Ethernet Powerlink Spezifikation in die IEC-Norm

• IEC 61784-2 Ed.1: Industrial communication networks - Profiles - Part 2: Additional fieldbus profiles for real-time networks based on ISO/IEC 8802-3
• IEC 61158-300 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 300: Data Link Layer service definition
• IEC 61158-400 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 400: Data Link Layer protocol specification
• IEC 61158-500 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 500: Application Layer service definition
• IEC 61158-600 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 600: Application Layer protocol specification

Toolchain

• Anpassung der Toolchain an Bedürfnisse
• Bootprozesses (Anpassung, Adaptierung)

Echtzeitbetriebssysteme

• OSEK
• RIOT
• freeRTOS

Verteilte Echtzeitsimulation (X-In-The-Loop)

• Matlab / Simulink
• ASCET
• C-Code

Bussysteme und Protokolle

• Automotive Busse (CAN, LIN, FlexRay, CanOpen, Ethernet, ...)
• Feldbusse
• Echtzeit Ethernet

Sensor / Aktorsysteme

• insb. Automotive Sensor- / Aktorsysteme

VHDL

• FPGA Implementierung
• Simulationsumgebung

µC

• Hardwarenahe Programmierung
• Aufsetzen, Anpassen von Entwicklungsumgebungen für µC

• Seit 09/2004
  Professor FH Wolfenbüttel; FB Informatik; Fachgebiet “Sensor und Aktorsysteme”
• November 2001 bis August 2004
  Projektmanager im Bereich der HW-Entwicklung bei AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH in Werdohl
• Januar 2001
  Promotion zum Dr.-Ing. an der Universität Siegen
  “Untersuchung eines neuartigen 2D- gestützten 3D-PMD-Bildbearbeitungssystems”
• Oktober 1999 bis Oktober 2001
  Gruppenleiter der Zentralentwicklung der AICOSS GmbH, Siegen
• Oktober 1994 bis Oktober 1999  
  Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentrum für Sensorsysteme (ZESS) der Universität Siegen
• Juni 1990 bis September 1992 
  Freier Mitarbeiter in der Entwicklungsabteilung der Firma GSE in Mainz-Kostheim
• April 1992 bis Oktober 1994
  Ergänzungsstudium an der Universität Siegen;
  Fachbereich: Elektrotechnik (Technische Datenverarbeitung); Abschluss: Dipl.-Ing.
• September 1988 bis Februar 1992
  Studium an der Fachhochschule Wiesbaden;
  Fachbereich: Elektrotechnik (Nachrichtentechnik); Abschluss: Dipl.-Ing. (FH)
• August 1987 bis Juni 1988
  1- jährige Fachoberschule - Schwerpunkt Elektrotechnik
• 1983 bis 1987
  3- jährige Ausbildung zum Nachrichtengerätemechaniker und Informationselektroniker

<ggf. automatisch über Schnittstelle>

• Embedded Software Engineering Kongress 2012
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen, S. Hinzmann (M.Sc.); "UML-konforme Co-Simulation; Die Grenzen zwischen den Entwicklungsphasen überwinden"; 5. Dezember 2010 in Sindelfingen

• Öffentliche Vortragsreihe Ostfalia; 18. Oktober 2011
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; Linux & Echtzeit

• embdded world 2011 Exhibition & Converence; 1-3 März 2011
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; Requirements and Chances of Co-Simiulation; 2. März 2011

• Design & Elektronik; Know-How für Entwickler; Seite 72-73
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; Co-Simulation: Anforderungen und Chancen; Heft 01 - Februar 2011

• elektroniknet.de
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; Co-Simulation: Anforderungen und Chancen; 25. Februar 2011

• Embedded Software Engineering Kongress 2010
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen, Dipl.Ing.(FH) S. Hinzmann, M. Bormann; "Blender vs. Matlab/Simulink"; 8. Dezember 2010 in Sindelfingen

• 4. Tagung Simulation und Test für die Automobilelektronik
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen, Dipl.Ing.(FH) S. Hinzmann, Dipl.Ing.(FH)  A. Mubarak; "Anforderungen eines V-Modells an die Simulatoren"; 31. Mai - 1. Juni 2010 in Berlin

• 10. Internationales Stuttgarter Symposium: Automobil- und Motorentechnik
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; X-In-The-Loop: A platform for the development of cross-simulation; 16. - 17. März 2010

• ATZelektronik Ausgabe Nr.: 2010-01
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen, Dipl.Ing.(FH) S. Hinzmann, Dipl.Ing.(FH)  A. Mubarak; "X-in-the-Loop-Einsatz des XCP-Protokolls" http://www.atzonline.de/Artikel/3/10967/X-in-the-Loop-Einsatz-des-XCP-Protokolls.html

• Elektronik scout 2009
  Seite 42-47; www.elektroniknet.de
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen; Prof. Dr.-Ing. G. Bikker; Dr. C. Braun-Wagner; Dipl.-Ing.(FH) T. Schink; "Verteilte Embedded-Systeme: Anforderungen und Risiken"

• Embedded Software Engineering Kongress 2009; 8.-10.12.2009; Sindelfingen Stadthalle
  Dipl.-Ing(FH) S. Hinzmann; Prof. Dr.-Ing. D. Justen;   "Ansätze zur verteilten echtzeitfähigen Simulation; Erfahrungen und Beispiele zum Einsatz des XCP-ProtokollsX-IN-THE-LOOP ";

• Öffentliche Vortragsreihe FH Braunschweig / Wolfenbüttel; 31.3.2009
  Prof. Dr.-Ing. D. Justen;   "X-IN-THE-LOOP"

• Ethernet Powerlink
  Mitarbeit bei der Umsetzung der Ethernet Powerlink Spezifikation in die:
  IEC 61784-2 Ed.1: Industrial communication networks - Profiles - Part 2: Additional fieldbus profiles for real-time networks based on ISO/IEC 8802-3
  IEC 61158-300 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 300 : Data Link Layer service definition
  IEC 61158-400 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 400: Data Link Layer protocol specification 
  IEC 61158-500 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 500: Application Layer service definition
  IEC 61158-600 Ed.1: Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 600 : Application Layer protocol specification

• Juli 2003: Elektronik Automotive; Ausgabe 3 / 2003
  D. Justen, C. Sechtenbeck; R.Wiench"Flexible Motorsteuerung für Forschung und Prototyping / Hardwarekonzept für ein leistungsfähiges Motorsteuerungssystem"

• Sensor 99 Kongreß
  D. Justen, M. Hart; "High-Speed Signal-Acquisition and \u2013Processing for Automotive Applications"

• DGZfP / GMA Fachtagung \u201eOptische Formerfassung\u201c; Stuttgart 1999
  D. Justen; "3D- Bildverarbeitung auf Basis eines Grauwertbildes mit vereinzelten Entfernungsdaten"

• DGZfP/GMA Fachtagung "Optische Formerfassung"; Langen 28/29 April 1997, pp233-240
  D. Justen; S.Hußmann "Optische Inspektion von Getränkeleergutkästen"

• Proc. SPIE Vol. 3100 Sensors, Sensor Systems and Sensor Data Processing; 1D/ 2D/ 3D/-Sensors- Visual Inspektion I, Munich, 16-20 June 1997; Germany, pp. 278-285
  S. Hußmann, D. Justen; "Microcontroller based intelligent low-cost-lienar-sensor-camera for general edge detection"