Entwurf und Validierung paralleler Systeme

Transkript

1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU Entwurf und Validierung paralleler Systeme Integrated Hard- and Software Systems Sommersemester 2008 Projektseminar Andreas Mitschele-Thiel Dieter Wuttke

2 SoC design 2

3 IP based design 3

4 ) Design process of digital systems Conceptual Formulation Design of the Control Validated Control Functional description Optimisation, Validation Simulation, Prototyping Remote Laboratory Web Based 4

5 Example: Production Unit Simulation of a process cell with an integrated circular store used e.g. in industrial metal cutting processes Visual Model Hardware Model 5

6 Example: Production Unit x Production Unit control algorithm FSM based C code VHDL y to be designed by the student y x to be controlled by student s algorithm 6

7 The project 7

8 The REAL project Design steps 8

9 The project Different specification techniques 9

10 The project Different HW platforms 10

11 The project Tool support 11

12 The project Models in the Remote Lab 12

13 Web-Interface Editor to enter the design, download the code 13

14 The Web-Interface handle the lab procedure change environmental variables 14

15 The Web-Interface generate and execute visual prototypes 15

16 The Web-Interface watch the lab procedure 16

17 Specification: (1) FSM oriented Functional description (FSM based) Automaton graph Next state function z0 := xs & z0 & /z1 + xs &.. z1 := /xl & /xs & z0 & /z2 +. z2 := /xu & xl & /xs & z0 +. Output function yl = z1 & /z2; yr = z0 & z2; yo = /z0 & /z1 & /z2; yu = z0 & z1 + /z0 & /z1 & z2; 17

18 Specification: (1) FSM oriented client based or server based 18

19 Specification: (2) Software oriented Microchip s Integrated Development Environment Student s Control Task Validated & simulated C-Code e.g. MPLAB, C18 compiler client side REAL Web-Interface 19

20 Specification: (2) Software oriented Validated & simulated C-Code + Remote Lab Server, Webcam Server + MPLAB IDE RS232 Webcam model self protection PIN assingment envirinment handling Programmer PIC 18 Microcontroller server side 20

21 Specification: (3) Hardware oriented Altera s Fully-Integrated Development system Student s Control Task Validated & simulated HDL-Code e.g. Max+Plus, Quartus II client side REAL Web-Interface 21

22 Specification: (3) Hardware oriented Validated & simulated HDL-Code + Remote Lab Server, Webcam Server + Max+Plus/Quartus RS232 Webcam model self protection PIN assingment envirinment handling Programmer Cyclon Altera-FPGA server side 22

23 Fields of Application (1) Visual Prototyping Virtual Lab Student s Design 23

24 Fields of Application (1) Visual Prototyping Virtual Lab Visual Model 24

25 Fields of Application (1) Visual Prototyping Virtual Lab 25

26 Future Work Remote Lab Server, Webcam Server 26

27 Future Work IP switch 27

28 Projektseminarthemen Für ein EPLD/FPGA-Evalboard sind verschiedene Aufgaben zu lösen. Dabei soll der Entwurf der programmierbaren Logik mit der Entwicklungsumgebung QuartusII (von Altera) in verschiedenen Spezifikationen (Schaltung, Gleichungen, Werte-/Automanten-Tabellen, VHDL) in folgenden Schritten erfolgen: informelle Spezifikation (Aufgabenstellung) grafischer Entwurf (z.b. mit dem QuartusII-Grapheneditor) Umsetzung des Entwurfs in verschiedenen Spezifikationen Simulation Programmierung Test 28

29 Projektseminarthemen Ansteuerung verschiedener Praktikumsmodelle (Kreuztisch, Pumpe, Maus, Schrittmotor) Entwurf eines Reaktionstesters mit zufälliger Startverzögerung und optischer Anzeige (blinkende Lichter, die irgendwann (2-10 sec) ausgehen und dann eine Zeit zählen. Entwurf einer Stoppuhr Entwurf einer DCF77-Digitaluhr Entwurf eines einfachen Mikroprozessors Entwurf eines Melody Players VGA Farbausgabe VGA Snake 29

30 Projektseminarthemen Remote-Monitoring einer mobilen Kommunikationsplatform (Projektseminar) Betreuer: Thomas Volkert, Karsten Henke, Beschreibung: Hauptaufgaben werden sein: 1.) Programmierung zum grafischen Monitoring 2.) Abfrage spezieller HW-Komponenten Kenntnisse auf dem Gebiet der C/Java-Programmierung und der Linuxanwendung sind wünschenswert. Weitere Details nach Absprache mit dem Betreuer! 30

31 Projektseminarthemen Möglichkeiten und Grenzen der GPS-Autonavigation (Projektseminar) Betreuer: Karsten Henke, Thomas Volkert, Beschreibung: Hauptaufgaben werden sein: 1.) Untersuchung der Genauigkeit der Messmethoden 2.) Prüfung der Störanfälligkeit 3.) Beispielimplementierungen zum Koordinatenabflug Kenntnisse auf dem Gebiet der Linuxanwendung sind wünschenswert. Weitere Details nach Absprache mit dem Betreuer! 31

32 Projektseminarthemen Untersuchung alternativer Kommunikationsschnittstellen (Projektseminar) Betreuer: Thomas Volkert, Karsten Henke, Beschreibung: Hauptaufgaben werden sein: 1.) Vergleich von Techniken wie WLAN/ZigBee im praktischen Umfeld bezüglich Latenzen und Ausfallsicherheit Kenntnisse auf dem Gebiet der Linuxanwendung sind wünschenswert. Weitere Details nach Absprache mit dem Betreuer! 32