Σχεδίαση Και Υλοποίηση Ενσωματωμένων Συστημάτων Με Προγραμματιζόμενες Ψηφίδες Xilinx

Abstract

Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας αποτελεί η σχεδίαση και η υλοποίηση, απλών ενσωματωμένων συστημάτων με την βοήθεια της ομάδας εργαλείων του Embedded Development Kit (EDK), της Xilinx. Η παρουσίαση των συστημάτων έχει χωριστεί σε δύο εφαρμογές. Στην πρώτη γίνεται σχεδιασμός βήμα-βήμα ενός απλού συστήματος που περιέχει πλήθος περιφερειακών, χρονιστή, που εξυπηρετεί διακοπές, και το οποίο υποστηρίζει την εκσφαλμάτωση υλικού και λογισμικού, ενώ στην δεύτερη περιγράφεται η δημιουργία ενός φίλτρου που επικοινωνεί με προσωπικό υπολογιστή μέσω σειριακής επικοινωνίας. Εκτός από το EDK, χρησιμοποιήθηκαν, από την ίδια εταιρία, το Integrated Software Environment (ISE) και το ChipScope Pro. Τέλος για τις ανάγκες της παρουσίασης της διπλωματικής έγινε χρήση του MATLAB της MathWorks για την εύρεση των φίλτρων που χρησιμοποιήθηκαν και του Labview της National Instruments για την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της λειτουργίας των φίλτρων. Τα συστήματα που θα παρουσιαστούν σε αυτό το σύγγραμμα, υλοποιήθηκαν σε τρεις κάρτες, την Digilab 2, μαζί με την κάρτα επέκτασης DIO2, της Digilent, που χρησιμοποιεί το FPGA Spartan-II της Xilinx, και την Spartan-3 Starter Kit της Xilinx, που φέρει το FPGA Spartan-3, της Xilinx επίσης. Ο μικροεπεξεργαστής που υλοποιήθηκε και χρησιμοποιήθηκε είναι ο MicroBlaze, τα πνευματικά δικαιώματα του οποίου ανήκουν στην Xilinx.Η διπλωματική εργασία χωρίζεται σε πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται επιγραμματικά κάποια στοιχεία για τα ενσωματωμένα συστήματα. Στο δεύτερο κεφάλαιο βρίσκεται μια περιγραφή των κυριότερων στοιχείων του επεξεργαστή MicroBlaze. Στο κεφάλαιο τρία παρουσιάζονται οι τρεις κάρτες που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση των ενσωματωμένων συστημάτων, τα οποία σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν με την βοήθεια των εργαλείων του EDK, τα κυριότερα από τα οποία παρουσιάζονται στο κεφάλαιο τέσσερα. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύονται τα βήματα που ακολουθήθηκαν για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση των συστημάτων, που όπως έχει ήδη αναφερθεί χωρίζονται σε δύο εφαρμογές.