Les technologies Open Source pour les objets connectés

1Internet des objets
Conférences « objets connectés » (IOT)
Open Wide Ingénierie Paris, 9 octobre 2014

Programme de la conférence
● Introduction à l'IOT (P Ficheux)
● Technologies utilisées (N Aguirre)
● Systèmes d'exploitation pour l'IOT (P Ficheux / JJ Pitrolle)
● Plate-formes matérielles (P Ficheux)
● Consommation (JJ Pitrolle)
● Neopixl (F Dewasmes)
● National Instruments (A Goude)
● Nodesign.net (U Petrevski)
● Hitronetic (H Gory)

Internet des objets (IOT), introduction
Pierre Ficheux (pierre.ficheux@openwide.fr)
Octobre 2014

15 milliards d'objets connectés, et
moi, émoi...
(Libération 2013)

Une définition de l'IOT
● Internet ne se prolonge habituellement pas au-delà du
monde virtuel
● Internet fonctionne dans un mode actif « je me
connecte à Internet » → je change de monde
● IOT (Internet Of Things)
– Extension d'Internet à des objets et à des lieux du
monde physique → web 3.0
– Échanges d'informations et de données provenant de
dispositifs présents dans le monde réel vers/depuis le
réseau Internet
« Cyber-physical systems (CPS) enable the physical world
to merge with the virtual leading to an Internet of things,
data, and services. »

Topologie IOT (FreeRTOS)
● Un système embarqué intégré à un système
d'information étendu
● Convergence « little data » / « big data »
Embedded system :-)
IHM « déportée » système d'information

Nouveau concept ?
● IOT n'est pas un nouveau concept au sens
technologique du terme mais n'est pas uniquement un
« buzz » marketing
● Utilise des technologies éprouvées (IP, RTOS, …) mais
adaptées aux objets matériels connectés (taille,
consommation, …)
● Conséquence de la généralisation des systèmes
embarqués + l'omniprésence de la technologie et de la
communication auprès du grand public
● Utilise/nécessite les technologies d'intégration actuelle
des réseaux (IPv6, « cloud », ...)
● Au niveau industriel, évolution du M2M (machine to
machine) vers des protocoles standards → unification
des réseaux

Classification des objets
● Automobile
● Électroménager
● Appareils de mesure (santé, environnement, ...)
● Composants élémentaires (ampoule)
● Montre, lunettes, vêtement
● Industrie (automates PLC)
● Certains sont connectés depuis longtemps, la
nouveauté est l'autonomie et l'intégration
● La santé est le 1er véritable marché « grand public »
– Économies
– Disponibilité du personnel

Déjà en 1995
● En 1995, le chercheur français Christian HUITEMA (à
l'origine d'IPv6) évoque l'évolution vers l'IOT
« Il y a déjà des microprocesseurs, en fait de tout petits
ordinateurs dans bien d’autres endroits [...]. D’ici quelques
années, le développement et les progrès de l’électronique aidant,
ces microprocesseurs deviendront sans doute de vrais
ordinateurs élaborés et il sera tout à fait raisonnable de les
connecter à Internet. »

Évolution de l'accès actif → auto
● Actif → l'utilisateur client connecte sa machine au
réseau Internet et accède à un serveur
– PPP (modem), TELNET (telnet), FTP (ftp) → 70's 80's
– HTTP (Lynx, Mosaic) → 90's
● Semi auto → smartphone (utilisateur moins averti)
– Intègre et « simplifie » les protocoles précédents +
DHCP, Wi-Fi, ...
– Publie des informations automatiquement (position) →
IOT
● Auto → IOT
– Autonomie de l'objet, fonction(s) dédiée(s)
– « zeroconf »
– L'intelligence du réseau compense la moindre
intelligence (et puissance CPU) de l'objet

Problèmes et verrous
● De nombreux produits concernent uniquement des
« geeks » → pas d'effet de masse, pas de marché
● On reste dans le « gadget » → Nabaztag (2005)
● Spectre de la « domotique » → nouvelle chance ?
● Contexte économique difficile pour le grand public →
$1500 pour les premières Google glass
● Sur les objets portés, problème de l'uniformité et du
design → alliance Google / Ray-Ban
● Problème légal et sécurité des données
L’article 34 de la loi informatique et libertés oblige l’organisme
responsable du traitement des données à en préserver la
sécurité. «L’utilisateur doit pouvoir contrôler si les puces
communiquent ou pas, et avec qui»

Projection économique
● Entre 2010 et 2012, les objets connectés sont passés
de 4 milliards à 15 milliards selon Idate → 2 fois plus
que la population mondiale !
● En 2020, ces objets électroniques seront :
– 30 milliards selon Gartner
– 80 milliards d’après Idate
● L' Europe à la recherche de nouveaux marchés !
● L' Europe a « peu » profité du marché de
l'Internet/Telecom malgré les innovations techniques
● Soutien de l'état → plan « objets connectés »
« On a raté les smartphones, on a raté les tablettes, j’espère
qu’on ne ratera pas l’Internet des objets » (Anne Lauvergeon)
● Il reste à trouver un modèle économique...ou se faire
acheter par Google (nest)

Moteur de recherche dédié
● SHODAN indexe les objets exposés sur le réseau
(routeur, caméra, ...)

Quelques exemples
● TBD, pèle mêle d'objets

Démonstration
● Exemple de FlashAir, carte SD « connectée »

Bibliographie
● http://www.internet-of-things-research.eu/about_iot.htm
● http://www.entreprises.gouv.fr/politique-et-enjeux/nouvelle-france-industrielle/objets-connectes
● http://www.liberation.fr/economie/2013/11/03/15-milliards-d-objets-connectes-et-moi-emoi_944254
● http://www.shodanhq.com
● http://www.idate.org
● http://www.frandroid.com/actualites-generales/209531_5-choses-devez-savoir-les-google-glass
● http://www.stuffi.fr/categorie/domotique
● http://www.edevice.com/products/healthgo-plus
● http://www.huffingtonpost.fr/2014/03/25/google-glass-ray-ban-lunettes-connectees_n_5025752.html
● http://www.shodanhq.com
● https://github.com/OWF/Slides-2013/tree/master/CODE/internet-of-things
● https://sen.se/store/mother
● http://article.wn.com/view/2014/01/30/Techtopia_Mother_20_Here_Comes_the_Internet_of_Things/
● http://www.toshiba-components.com/FlashAir
● « Et Dieu créa l'Internet » par Christian HUITEMA (Eyrolles, 1995)

Protocoles de communication pour l'IOT
Nicolas Aguirre (nicolas.aguirre@openwide.fr)
Octobre 2014

Modéle OSI
Le modèle OSI …
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Ethernet
802.3
Wifi
802.11
UDP
TCP
IP
IPv4 IPv6
HTTP FTP ...

Les technologies pour l'IoT
Classiques :
Ethernet
Wifi
Bluetooth
Spécifiques :
Zwave
EnOcean
802.15.4
Zigbee
6LowPan
Thread
NFC

Bluetooth
● Bluetooth 4 Low Energy ou BT Smart
Idem que BT mais consomme moins d'énergie
Même portée, même débit
Support de profils très spécifiques
● HTP — medical temperature measurement devices.
● GLP — blood glucose monitors.
● BLP — blood pressure measurement.
● HRP — for devices which measure heart rate.
● CSCP — for sensors attached to a bicycle or exercise bike to measure
cadence and wheel speed.
● RSCP — running speed and cadence profile.
● CPP — cycling power profile.
● LNP — location and navigation profile.
Supporté dans Linux via Bluez5 (kernel + userspace)

ZWave
Entiérement propriétaire
Appartient à Sigma Designs
Beaucoup d'équipements compatibles
grand public
Principalement utilisé pour la domotique
Bande des 900Mhz
Faible consommation
Mesure et contrôle à distance
Support du Mesh
Projet open source : OpenZwave
Supporté par les box domotique

Zigbee
Propriétaire : Zigbee Alliance
Basé sur couche 802.15.4
Support dans le noyau linux ?
NON bien que linux-zigbee existe
Linux supporte les couches 802.15.4
Beaucoup de chips compatibles
Chip radio seuls
Microcontrolleur + Radio
Cout de la licence dans les chips
Basse consommation
Bande des 2,4GHz

Zigbee
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Ethernet
802.3
Wifi
802.11
UDP
TCP
IP
IPv4 IPv6
HTTP FTP ...
802.15.4
ZIGBEE

6LowPan
Normet IETF (RFC4944)
Basé sur le 802.15.4
Ipv6 pour les objets connectés
Compression des entêtes ipv6
Routage mesh
Trames courtes (128 octets)
Supporté par Linux, Contiki, RIOT, FreeRTOS
Une Adresse IPV6 pour chaque nœud
Routage de type Mesh possible
RPL : Routing Protocol for Low power and Lossy Networks :
IETF/RFC

6LowPan
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Ethernet
802.3
Wifi
802.11
UDP
TCP
IP
IPv4 IPv6
6LowPan
HTTP FTP ...
802.15.4

6LowPan Linux Kernel
Originellement linux-zigbee :)
Support de différents chips radio comme le MRF24j40
Support en Upstream et via backports (compat-
wireless/compat-drivers)
Support des couches 802.15.4
Support du 6LowPan
Implémentation RPL en userspace
Amélioration du support depuis le noyau 3.6

Thread
Samsung, Arm et Nest (Google), le prochain standard ?

Protocoles Applicatifs

CoAP
(Co)nstrained (A)pplication (P)rotocol
HTTP sur UDP
Compression de http pour les protocoles contraints
Idéal pour consulter des ressources
L'object est serveur
Le client consulte les informations
Implémentation opensource : libcoap (c)
Californium (cf fondation eclipse => java)

MQTT
(M)essage (Q)ueue (T)elemetry (T)ransport
1ére version par IBM en 1999
Architecture Publish/Subscribe
Broker au milieu
MQTT-SN : version MQTT over UDP
Piloté par la fondation Eclipse
Implémentation opensource : Mosquitto

Architecture Démo

Démo
Contiki sur Capteur de témpérature
Contiki en tant que Border Router
Communication sans fil 802.15.4/6LowPan
Linux en tant que passerelle
Broker Mqtt sur linux
Emoncms sur un server
Push et log des données sur le serveur distant
Affichage des courbes et des données sur une application
HTML5

http://sourceforge.net/projects/libcoap/
http://sourceforge.net/projects/linux-zigbee/
https://backports.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
http://www.z-wave.com/
http://www.zigbee.org/
https://datatracker.ietf.org/wg/6lowpan/documents/
http://mqtt.org/
http://mosquitto.org/
http://www.eclipse.org/paho/
http://www.threadgroup.org

Systèmes d'exploitation pour l'IOT
Octobre 2014

L'IOT, un réseau d'OS
● L'IOT associe « little data » et « big data »
● Les OS interviennent à plusieurs niveaux
– Serveurs → UNIX/Linux, Windows ?
– Terminaux (IHM déportée) → Android, iOS, Linux,
Windows
– Objets connectés (?)
● La nécessité de l'OS dépend de la complexité de l'objet
● La fonction de communication (réseau) nécessite le
plus souvent un OS
● Le lien entre les OS est la standardisation des
protocoles et des formats de données

Contraintes des OS pour « objets »
● Principaux critères
– Empreinte mémoire
– Consommation
– Stabilité
– Prise en compte du temps réel
– Coût ! (des milliards d'objets...)
● Mais également
– Évolutivité
– Portabilité
– API standards (POSIX, Web) → maintenabilité,
personnel
● Ces critères correspondent à des « RTOS open
source » :-)

Typologie des OS (rappel)
● GPOS (General Purpose OS)
– Multi processus / multi thread
– Multi utilisateur
– Forte empreinte mémoire
– En général pas TR
– Bonnes capacités réseau
→ UNIX, Linux, Windows, …
● RTOS (Real Time OS)
– Faible empreinte mémoire
– Mono processus / Multi thread
– Exécutif ou véritable OS ?
– Capacité réseau parfois limitées
→ VxWorks, VRTX, QNX, RTEMS, FreeRTOS, ...

Cas de l'IOT
● Un RTOS adapté respecte les critères
● Contrainte → ajouter les protocoles dédiés à l'IOT
(6LoWPAN)
● Le choix du logiciel libre favorise l'adoption d'OS
comme « service » → focalisation sur la valeur ajoutée
de l'objet
● Le logiciel libre évite le coût récurrent de la licence (15
milliards d'€...)
● Développement d'OS dédiés mais ils sont proches des
RTOS → exécutif temps réel = 1 noyau + 1 application
multi thread
● Certains objets complexes (avec IHM) peuvent utiliser
des GPOS comme Android (wear ?) ou Linux / µCLinux

Quelques OS libres pour l'IOT
● RTOS adaptés
– FreeRTOS
– Lepton
– RTEMS
● OS dédiés
– TinyOS
– Contiki
– RIOT
→ souvent assez éloignés des standards (C/POSIX)
● GPOS (adaptés)
– GNU/Linux
– Android (wear) → pas totalement open source !

Contiki
● Système d'exploitation développé par le Swedish
Institute of Computer Science (SICS, 2002)
– Open source, licence BSD
– Ultra léger
– Flexible
– Plate-forme d'émulation et de simulation → Cooja
● Couche réseau uIP et uIPv6
● Optimisé pour la consommation
● Chargement dynamique de modules
● Bien adapté aux capteurs (quelque dizaines de Ko) →
à partir des 8 bits (démo sur 8051, datant de 1980)
● Bonne documentation et nombreux exemples
● API de programmation « spécifique » (et quelques mots
clé C interdits?)

RIOT
● Démarré en 2008 et maintenu par l'INRIA
● Licence GNU LGPL (et non GPL)
● Peut fonctionner avec 1,5 Ko de RAM !
● Temps réel
● Multi-threading complet
● Support C/C++ « standard » très proche de la
programmation classique → réponse aux limitations de
Contiki
● Réseau 6LoWPAN
● CPU 16 et 32 bits
● Présenté par ses concepteurs comme le « Linux de
l'IOT »

RTEMS
● Real Time Executive for Missile/Military/Multiprocessor
Systems
● Exécutif TR avec API dédiée ou POSIX
● Utilisé dans le militaire puis le spatial (ESA, NASA,
EADS Astrium, ...)
● Communauté réduite mais active
● GPL modifiée assez contraignante
● Non prévu au départ pour le réseau → portage couche
réseau BSD
● Approche minimaliste pour des environnement
contraints
● Maintenu par la société OAR Corp. (USA)

Lepton
● « Système d'exploitation » temps-réel pour des cibles
embarquées aux ressources et puissances limitées
● Ajout d'un couche POSIX à un noyau temps réel libre
ou propriétaire → portabilité, code standard !
● Licence MPL (entre BSD et GPL...)
● Cibles visées 16 ou 32 bits→ Micro-contrôleurs Cortex
M4/M3/M0/M0+, ARM9, MIPS…
● 3 axes de développements:
– Ressources matérielles limitées/basse, consommation
– Réutilisation
– Environnement de développement / mise au point
● Disponible sur eCos, Segger embOS, FreeRTOS
● Développé par (Odyssée)

GNU/Linux
● UNIX !
● Fonctionne uniquement sur 32 bits
● Fonctionnement sans MMU possible → µCLinux
● Très large communauté
● Extensions temps réel disponibles
● Empreinte mémoire importante → plusieurs Mo
● Licence GPL (pour le noyau)
● Pas d'optimisation de la consommation d'énergie
● Toutes les API possibles sont disponibles !
● Réservé aux objets complexes
● Excellent connectivité réseau

Android
● Basé sur un noyau Linux modifié par Google pour
optimiser – entre autres - la consommation
● Équipe plus d'un milliard de téléphone
● Démarrage plus timide pour les autres « devices »
● Partiellement open source, contrôlé par Google →
développement non communautaire
● Empreinte mémoire importante, largement supérieure à
celle de GNU/Linux (plusieurs centaines de Mo) → IHM
« obligatoire »
● Développement en Java, pas vraiment en POSIX
● Existe déjà sur certains objets (montres, …)
● Version spécifique « wear » pour les objets plus légers
(montres, lunettes)
● L'OS et le SDK restent lourds...

Hello Android wear !

Conclusions
● Le choix en OS dédié et (RT)OS adapté n'est pas
toujours simple
● Les OS dédiés utilisent souvent des API et des outils
non standards → intérêt de Lepton
● Les OS classiques (Linux, Android) ont une empreinte
mémoire importante
● Le panel d'objets est important (de l'automobile au
capteur...) et il n'y a pas UN système utilisable
● L'important est la compatibilité des protocoles
● L'utilisation d'un OS libre est fortement conseillée !
● L'offre OS libre semble être majoritaire ?

Bibliographie
● http://www.contiki-os.org/start.html
● http://contiki-os.blogspot.fr/2014/02/thingsquares-contiki-iot-workshop.html
● http://www.inria.fr/centre/saclay/actualites/riot-un-os-open-source-pour-l-internet-des-objets
● http://www.riot-os.org
● http://www.riot-os.org/docs/riot-infocom2013-abstract.pdf
● http://ecos.sourceware.org/
● http://o10ee.com/lepton
● https://source.android.com
● http://www.android.com/wear

Plate-formes, matériel et IOT
Octobre 2014

IOT et smartphone
● L'IOT est lié (doit faire avec) à l'explosion du
smartphone
– Plus de 50% dans les pays industrialisés
– Globalement 2 milliards de smartphones en 2015
● A ce jour le marché naissant de l'IOT est lié à celui du
smartphone et dérivés (tablettes, liseuses, …)
● Le smartphone est l'interface privilégiée de l'objet
connecté
● Utilisation de « micro contrôleur » sur l'objet et CPU
puissant sur le smartphone (dual core, quad core) →
Apple A8 / ARM 64 bits / 20 nm
● L'objet lui même est lié à la disponibilité de matériel et
logiciel « bon marché » → effet de masse

(R)Évolution du matériel
● Évolution du x86 vers ARM
● Création d'un marché autour des « hobbyistes » en
électronique
– Arduino, Raspberry Pi & friends
– Adafruit, Snootlab & friends
● Les professionnels utilisent parfois ces plate-formes ou
du moins profitent de la baisse des coûts
● Développement et conception simplifiés
– généralisation de l' open hardware (partiel mais
pragmatique)
– utilisation de modules CPU
– nouveaux langages (HTML5, Python)
● Nouveaux canaux de distribution et plate-formes de
financement (kickstarter.com)

Versatile PB and sons !
€€€€ !
< 20 €
< 30 €
< 25 €

Cependant...
● Certaines plate-formes génériques permettent de créer
une « maquette » mais difficilement la version
définitive → on reste dans le mode « hobby » !
● La connectivité nécessaire n'est pas toujours disponible
– Wi-Fi
– BT
– Capteurs divers
● Un créateur d'objet n'est PAS un développeur logiciel et
encore moins un intégrateur système → « fusion » art /
design / technologie
● Un objet connecté devrait/doit être aussi simple à
« programmer » qu'un site web !
● Quelques plates-forme dédiées sont (bientôt)
disponibles → WeIO

WeIO
● WEIO est une plate-forme ARM basée sur OpenWrt →
distribution Linux utilisée sur les routeurs
● Open source + open hardware
● Fournit un IDE pour développer en HTML5 ou Python
● Extraits de la présentation :
« Today we have miniature and cheap computer coming from UK.
Raspberry Pi is great real computer but...
Today we have one user friendly tool that comes from Italy.
ARDUINO is great to learn basics but...
We need versatile and friendly platform that can be easily
connected with Web services or offer new ones. Connecting
objects must be as easy as « hello world »
NéoObjects need dedicated interfaces and hardware.
Computers are too generalist platform for them. Also, they need
wireless connectivity. »

Carte WeIO

Architecture WeIO
GNU/Linux !

Optimisation du temps

IDE WeIO (HTML5 / Python)

Exemple de réalisation

Bibliographie
● http://www.acmesystems.it/aria
● http://www.buildinginternetofthings.com/
● http://www.raspberrypi.org/tag/internet-of-things/
● http://www.toshiba-components.com/FlashAir/
● http://www.cbnews.fr/etudes/2-milliards-de-possesseurs-de-smartphones-en-2015-a1013350
● http://www.we-io.net/
● https://www.indiegogo.com/projects/weio-platform-for-web-of-things
● http://www.nodesign.net/portfolio/waelice
● http://www.nodesign.net/portfolio/wasnake
● http://www.labaleine.org/yann-guidon.htm
● http://www.arborescence.org/article445.html
● http://snootlab.fr

61IOT : consommation
Consommation énergétique
●Contexte/Définition
●Métriques
●Facteurs clés
●Cibles

Contexte
● 2013 : 14 milliards* d'appareils connectés
● 2020 : 50 milliards*
● 2030 : 100 milliards*
● De + en + appareils connectés MAIS de l'énergie de +
en + chère
● Implication de tous les acteurs nécessaires
* : [IEA]

Définition
● Puissance instantanée
– P = U * I W : Joule/sec
● Puissance moyenne dissipée
– Pmoy = Pd + Pcc + Pf
Pcc et Pf négligables dans notre cas =>
Pmoy = A . C . Vdd^2 . F [SENTI]
● A : nombre moyen de transition/cycle =>
f(complexité)
● C : capacité circuit
● Vdd : alimentation
● F : fréquence de fonctionnement

Gains de consommation estimés
● Algorithmique* : 10 à 100 fois
– Option de compilation, complexité, taille des
structures
● Architecture* : 10 à 90 %
– Parallélisme, pipeline, unité dédiée, ..
● Circuit* : 10 à 20 %
– Routage
* : [SENTI]

Consommation énergétique soft ?
● Optimisation en temps et en espace
=> énergie AUSSI de + en +
● En général, énergie consommée liée au temps
d'exécution
● Métriques :
– Nombre de cycles par instructions
– Temps d'exécution des cycles proportionnel à la
fréquence de fonctionnement
– Puissance (instantanée/moyenne) en unité de
cycles.

Facteurs clés
● Tâche complexe :
– Structures du code
– Architecture processeur
– Architecture carte finale

Cibles
● Passerelle/Objets mobiles
– Androïd, OpenWRT, GNU/Linux, *BSD , ..
● Capteurs
– Lepton, Contiki, freeRTOS, RTEMS, ..

Mobiles/Passerelle
● Passerelle
– Relais entre réseaux d'objets connectés et Internet
– Contraintes faibles
=> Moins consommer c'est Mieux
● Mobiles
– Configuration, Visualisation de résultats fournis par
objets connectés
– Contraintes énergétiques > à celle de passerelles
(batteries)

Passerelle,Mobiles : Outils
● PowerTop
● CPUfreq
● Oprofile
● Perf

Passerelles/Mobiles : Optimisation
● Suppression du Read Ahead -Mechanism pour FLASH
[READH]
– Désactivation du prefetch opéré par VFS (mise en
cache data en fonction accès)
– Utilisation de systèmes de fichiers adaptés, gain :
● JFFS2 (40 %)
● YAFFS (25 %)
=> Gain en terme de consommation énergétique :
moins de code exécuté

Passerelles/Mobiles : Optimisation
● Dynamic Voltage and Frequency Scaling [DVFS]
– Ordonnanceur Power-Aware
– Configuration des tâches en fonction de
fréquence/voltage disponibles (création d'un
modèle)
– Adaptation de la fréquence de fonctionnement en
fonction des temps mort disponibles

Objets connectés
● Capteurs, Actionneurs
● Contraintes énergétiques fortes
● Outils propriétaires :( => Power-debugging
– IAR [IAR]
● Module complémentaire à sonde JTAG
– Energy micro [EM32]
● Disponible uniquement sur KIT d' EVAL

Optimisations communes
● Suppression GPIO flottantes
● Désactivation horloges des périphériques non utilisées
(clock gating)
● Utilisation des modes low-power (sleep, deep-sleep,
hibernate)
● Options de compilation [COMP_OPTS]

Initiatives libres
● MAchine Guided Energy Efficient Compilation [MAGEEC]
– Application de multiples options de compilation
– Exécution code + mesure de consommation
● Carte de mesure disponible [MAG_HARD]
– Stockage des données énergétiques dans une base
de données
– Prise de décision par algorithme évolutionniste i.e.
Machine learning

Bibliographie
[IEA] :
http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/MoreData_LessEnergy.pdf
[READH] : Revisiting Read ahead Efficiency for Raw NAND Flash Storage in Embedded
Linux, Univ. Europeenne de Bretagne, Pierre Olivier, Jalil Boukhobza, Eric Senn
[DVFS] : Low-Power Scheduling with DVFS for common RTOS on Multicore Platforms,
THALES Communications & Security, Shuai Li, Florian Broekaert
[COMP_OPTS] : http://arxiv.org/pdf/1303.6485v2.pdf
[MAGEEC] : http://mageec.org/w/images/c/c5/Tsb-eec-mageec-18-jul-13.pdf
[MAG_HARD] : http://mageec.org/wiki/Power_Measurement_Board
[IAR] : http://files.iccmedia.com/2013/arm-conference/pdf/ARM-Con-1A-08-IAR.pdf
[EM32] : http://www.mouser.com/pdfdocs/low-power-energy-micro-energy-debugging.pdf
[SENTI] : http://r2d2.enssat.fr/bindocs/publications/SEN_CI_97_2.pdf

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