Eigendiagnose und Systemüberwachung in Multi-FPGA/Prozessor- Systemen

Transkript

1 Eigndiagnos und Systmübrwachung in Multi-FPGA/Prozssor- Systmn Marcl Köhlr chnisch Univrsität rsdn nstitut für chnisch nformatik 1 1

2 Übrsicht Aufgabnstllung Motivation SRM Plattform (Einordnung ins Gsamtsystm) Allgmin iagnosfunktionalität Ansätz zu iagnoskonzptn in omputrn iagnoskonzpt für di SRM Plattform Anfordrungn an univrslln Ansatz Bootvorgang witr Übrwachungsfunktionn Zusammnfassung 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 2 /22

3 Aufgabnstllung Ausgangspunkt: Grundprinzipin dr Eigndiagnos/ Systmübrwachung in omputrsystmn Erarbitung allgminr Lösungsvorschläg zur Eigndiagnos/ Systmübrwachung Konzpt zur ntgration inr Lösung für SRM- Plattform mplmntation, Evaluirung und st 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 3 /22

4 Motivation rasant Entwicklung omputrtchnik sttig stignd Funktionalität und Listung durch nu chnologin Komplxität dr Systm Sichrstllung ds fhlrfrin Systmbtribs Zuvrlässigkit und Stabilität iagnos- und Übrwachungsfunktionn zur Fststllung ds tchnischn Zustands zilgrichtt und schnll Bsitigung im Fhlrfall Qualitätsstigrung ds Endprodukts 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 4 /22

5 SORBAS und Multi-FPGA Plattform SRM(1) HF-Einhit SRM SRM SPWRM nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH /22

6 SORBAS und Multi-FPGA Plattform SRM(2) SORBAS2xx Softwar Radio Basd Accss Systm st Mobil für nun Mobilfunkstandard LE (Long rm Evolution) Prinzip: Softwar find Radio aktullr Stand dr Standardisirung front nd synch dmod dcod dfind opn dfind opn SR mplmntation front nd synch dmod dcod LE custom dfind.g.hspa Problm: LE Standardisirung nicht abgschlossn Lösung: Flxibls Systm durch Softwarupdats anpassbar 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 6 /22

7 SORBAS und Multi-FPGA Plattform SRM(3) SRM Signalion igital Radio Modul zur digitaln Signalvrarbitung Hauptplatin SR (Signalion igital Radio ard) Erwitrungskartn: A/A-Kartn LK-Kartn Schnittstllnkart Ethrnt, UAR, USB 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 7 /22

8 SORBAS und Multi-FPGA Plattform SRM(4) FPGA 2 FPGA 4 FPGA 1 FPGA 3 Extnsion Sockts 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 8 /22

9 SORBAS und Multi-FPGA Plattform SRM(5) igital Signalvrarbitungskart Xilinx Virtx-4 LX160 FPGAs SRAM/SRAM FPGAs kommunizirn übr Ringvrbindung SRAM SRAM Vrbindungn: EX. 1 5 FPGA 1 FPGA 2 E 2 PROM E 2 PROM (SP Bus) Ringbus (SP Bus) Vrbindungn: EX FPGA 3 SRAM E 2 PROM E 2 PROM FPGA 4 SRAM Vrbindungn: Backplan HF RS232/USB EX. 12 Mac Anbindung 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 9 /22

10 S und SOLL nur minimal ntgritätssichrung korrktr ownload dr Konfigurationdatn für FPGA wird angzigt Softwarinkompatibilitätn dr FPGA-mplmntirungn unbrücksichtigt Basisinitialisirung für A-Kart und LK-Kart Entwurf ins Bootvorgangs zur sukzssivn Frigab von HW-Rssourcn Kommunikationsstruktur, Softwarvrsionschck, Priphritst Ermöglichn von Systmabfragn und sts währnd ds Btribs 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 10 /22

11 Allgmin Funktionalität ins iagnossystms iagnos in Btribs-/ Wartungphas Entwicklungsaufwand ds iagnossystms Grchtfrtigung ggnübr Gsamtkostn, Lbnsdaur, Sichrhit, Zuvrlässigkit iagnosobjkt Fhlrrknnung -lokalisirung -klassifizirung Fhlranzig Fhlrprotokoll Oprationswidrholung Widranlauf Rstart Fhlrkorrktur Fhlrmaskirung Rkonfigurirung Rparatur/ Ersatz Fhlrstoppvrhaltn 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 11 /22

12 Ansätz zu iagnoskonzptn in omputrn ähnlich modularr Aufbau wi SRM Hauptplatin, Erwitrungn durch Stckkartn, /O, Spichr Bootvorgang BOS & POS Routinn: Hardwarrknnung, -initialisirung, -tst iagnos in Startphas: POS-od Ausgab zur iagnos Bp-od/ Hx-od/ Sprachausgab durch spzill s ods nicht all offnglgt, nur Exprtn vorbhaltn iagnos in Btribsphas: Monitoring-ools zur Übrwachung mpraturn, Lüftrdrhzahl, Spannungn mist konfigurirbar, d.h. bi Übrschritn von olranzn Fhlrmldung, -protokoll, Fhlrstoppvrhaltn 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 12 /22

13 univrslls iagnoskonzpt Analys dr Kommunikationsstruktur Kommunikationsprotokoll Erwitrbarkit Baukastnsystm / Anpassung an nus Systm Fstglgt Algorithmn zur Abarbitung dr Fhlrroutinn Fstlgung von stzitpunktn: Systmstart, -pausn, in bstimmtn Zitabständn Auswahl vrschidnr stalgorithmn Möglichkit zur ntgration schon ntwickltr stroutinn 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 13 /22

14 Kommunikationsstruktur Wi wrdn di FPGAs inr SR mitinandr vrntzt? kin inhitlich opologi Ringstruktur für FPGAs Strntopologi zwischn FPGA und Erwitrungsslots Struktur optimal für Anwndungsgbit Nachrichtntchnik Vrntzung mhrrr SRModul (gplant) 2 Backplans pro Kart 3 SRModul 2 SRModul 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 14 /22

15 Kommunikationsprotokoll Schichtnmodll Zil: Entkopplung von daruntr ligndn Schichtn Anbindung an applikationsspzifisch HW/SW Algorithmn Functional Lvl SP Functional Lvl portirbar Funktionsblöck Procssing Lvl Srs Procssing Lvl Plattform spzifisch HW ntrfac- Blöck ntrfac Lvl FPGA#X LVS ntrfac Lvl FPGA#Y 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 15 /22

16 Erwitrbarkit FPGA-Knotn FPGA hat fstglgtn Spichrbrich für nformationn wi Xilinx dntification od FPGA Numbr (Adrss) Softwarvrsion ds signs ntrfacs zu SRAM/SRAM,E²PROM, Erwitrungsslots (ja/ nin) Mmory Sizs Ralisirung in Block-RAMs Ein FPGA als /O Zugang Britstllung Usr ntrfac 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 16 /22

17 Erwitrbarkit - Einstckkartn SR bsitzt gnormt Schnittstlln für Erwitrungskartn iagnosfunktionalität unabhängig von Kartntyp all Kartn haltn inn bstimmtn Spichrbrich mit fstdfinirtr nformationsanordnung brit Abfragbrich (indutig Hadrstruktur) Einhitn zur Erfassung dr blgtn Stckplätz Hrstllr Klassnod zur dntifikation ds Kartntyps Hardwarrvision Softwarvrsion Konfigurationsbrich (abhängig von Kart) nformation zu witrn s auf Kart Grundlag bildt dr Amga8, dr Bstandtil jdr Kart ist Nutzung ds intgrirtn Flashspichrs 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 17 /22

18 iagnoskonzpt Startphas (Boot) Sichrstllung dr Btribsbritschaft all Funktionsinhitn umfasst infach sts und Hardwarinitialisirung st dr Ringstruktur FPGA st (Softwarvrsion) und Frigab Scan Erwitrungskartn, Auslsn Vrsion/Status, nit und Frigab Spichrtst Rport 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 18 /22

19 iagnoskonzpt - Btribsphas Abfrag im laufndn Btrib umfasst: Statusabfragn HW Vrsionsabfrag dr SW dr Modul auf FPGA Auslösn bstimmtr sts Abruf Fhlr-Protokoll übr Usr-ntrfac Einspiln von Updats für Erwitrungskartn 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 19 /22

20 signhirarchi Basis für jdn FPGA Erwitrungsfunktionn in Abhängigkit dr ntrfacs Sturfunktionn bsitzt MastrFPGA (Usr-ntrfac) Busanalys für Knotn mit Erwitrungsslot Block RAM Application sign ontrollr ntrfacs FPGA othr FPGAs Mmory Extnsion-Slots Usr ntrfac (P) 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 20 /22

21 Zusammnfassung Erldigt Aufgabn Litraturstudium zu allgminn iagnoskonzptn iagnoskonzpt in x86-omputrn untrsucht Anfordrungslist für Signalion-iagnos rstllt Ansatz für univrslls iagnoskonzpt okumntation dr bishrign Ergbniss OO Spzifikation dr Algorithmn mplmntirung dr Algorithmn in Hardwar (µ-ors, FSMs) ntgration ds univrslln iagnoskonzpts auf SRM-Plattform Untrsuchung zur Anwndbarkit ds ntwickltn Konzpts okumntation dr Ergbniss 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 21 /22

22 Viln ank für hr Aufmrksamkit! 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 22 /22

23 Litraturlist J.Schnidr : Widrvrwndungsgrcht Entwurfsuntrstützung für programmirbar Systm-on-hip, 2004 R.Kärgr: iagnos von omputrn, 1995 H.-P. Mssmr: P Hardwarbuch, 2000 Signalion GmbH: atnblättr zu SORBAS und SRM 1 nstitut für chnisch nformatik 2008, Signalion GmbH Marcl.Kohlr@inf.tu-drsdn.d 23 /22