<p>Implementering av FIR filter kan göras på olika sätt. I detta examensarbete har två olika varianter beskrivits med hjälp av VHDL, syntetiserats, simulerats och sedan jämförts med avseende på effektförbrukning.</p>

<p>I detta examensarbete har olika sätt att implementera färgrymdskonverterare i multipel konstant multiplikationsteknik beskrivits med VHDL, syntetiserats och jämförts med avseende på effektförbrukning.</p>

Implementering av FIR filter kan göras på olika sätt. I detta examensarbete har två olika varianter beskrivits med hjälp av VHDL, syntetiserats, simulerats och sedan jämförts med avseende på effektförbrukning.

I detta examensarbete har olika sätt att implementera färgrymdskonverterare i multipel konstant multiplikationsteknik beskrivits med VHDL, syntetiserats och jämförts med avseende på effektförbrukning.

Post-Silicon validation of a designed ASIC is an essential step in the product development process. During the validation process, all specifications of the ASICs have to be controlled in a lab environment. Serializer/Deserialiser(SerDes) blocks in an ASIC are used to perform high-speed serial data communication between distinct integrated circuits. The goal of the thesis is to validate the power consumption of SerDes IP blocks provided by different vendors in an ASIC. To validate power consumption, current and voltage values are read from power supply lines. Then these values are digitized and stored on a Raspberry Pi. To perform these operations, the initial firmware provided by vendors is improved to control SerDes operations, and software is developed to control the Raspberry Pi. Power measured operation is performed for every possible data rate for each SerDes modules. Power measurement is also performed for different temperature range in industry standards with the highest possible data rate for each SerDes IP block. As a final step, measured power consumption values are compared to vendors’ data. / Validering av en designad ASIC efter kisel är ett viktigt steg i produktutvecklingsprocessen. Under valideringsprocessen måste alla specifikationer för ASIC kontrolleras i en laboratoriemiljö. Serializer / Deserialiser (SerDes) -block i en ASIC används för att utföra höghastighets seriell datakommunikation mellan distinkta integrerade kretsar. Målet med avhandlingen är att validera strömförbrukningen för SerDes IP-block som tillhandahålls av olika leverantörer i en ASIC. För att validera strömförbrukningen läses strömoch spänningsvärden från strömförsörjningsledningarna. Sedan digitaliseras dessa värden och lagras på en Raspberry Pi. För att utföra dessa operationer förbättras den inledande firmware som tillhandahålls av leverantörer för att styra SerDesoperationer och programvara utvecklas för att styra Raspberry Pi. Effektmätt operation utförs för varje möjlig datahastighet för varje SerDes-modul. Mätoperationer utförs också för olika temperaturintervall i branschstandarder med högsta möjliga datahastighet för varje SerDes IP-block. Som ett sista steg jämförs uppmätta energiförbrukningsvärden med leverantörens data.

Logging plays a crucial role in debugging endeavors, assisting technicians in identifying errors and improving the overall sustainability of electrical systems. This thesis focuses on integrating local logging capabilities into the Balise Transmission Module (BTM), a legacy control system that lacks such features. The project also aims to incorporate real-time remote logging functionalities. It should be noted that the BTM does not have power output, necessitating the logging system to derive energy from existing signals while ensuring the safe operation of the control system. The thesis starts by introducing the project’s context, then explains the system architecture and relevant background information. Subsequently, it delves into the design aspects of a power supply that efficiently extracts energy from the control system. Additionally, the thesis explores wireless data transfer solutions and local data storage alternatives, addressing other pertinent details related to the logging system. Finally, it presents an evaluation of the design and an analysis of the results. The power supply design was developed to incorporate in-rush current limiting, a buck converter, and current limiting mechanisms to ensure the safe operation of the BTM. Through simulations, this thesis demonstrates that the power supply can operate within the safe boundaries of the BTM while efficiently harnessing sufficient current to power the system. The wireless transmission protocols investigated in this study were Bluetooth Low Energy (BLE) and WiFi. The thesis evaluates BLE as sufficiently power-efficient but identifies throughput limitations due to the raw data generated by the BTM exceeding the available throughput. On the other hand, WiFi exhibits no throughput issues but consumes excessive power, making it unsuitable for legacy versions of the BTM. Flash memory was designed and implemented as a feasible solution for local storage. / Loggning spelar en avgörande roll i felsökning, vilket underlättar felidentifiering och förbättrar den övergripande hållbarheten för elektiska system. Detta arbete belyser processen att integrera lokala loggningsfunktioner i ett specifikt äldre kontrollsystem, Balise Transmission Module, som helt saknar sådana funktioner. Dessutom strävar projektet efter att integrera realtidsfunktioner för fjärrloggning. I detta särskilda fall saknar det äldre kontrollsystemet utgångseffekt, vilket kräver att loggningssystemet utnyttjar energi från befintliga signaler, utan att påverka kontrollsystemets drift. Arbetet inleds med att introducera projektets sammanhang, följt av en exposition av systemarkitekturen och relevant bakgrundsinformation som är associerad med denna arkitektur. Därefter går arbetet in på designaspekterna av strömförsöjningen som effektivt utvinner energi från kontrollsystemets befintliga signaler. Dessutom utforskas den trådlösa dataöverföringen och alternativ för lokal datalagring, och tar upp andra relevanta detaljer för loggingsystemet. Slutligen presenterar arbetet en utvärdering av designen och en analys av resultaten. Strömförsörjningsdesignen utvecklades för att inkludera begränsning av startström, en buck-omvandlare och strömbegränsningsmekanismer för att säkerställa säker drift av BTM. Genom simuleringar visar detta arbete att strömförsörjningen kan fungera inom de säkra gränserna för BTM samtidigt som den effektivt utvinner tillräcklig ström för att driva systemet. De trådlösa överföringsprotokoll som undersöktes i denna studie var Bluetooth Low Energy (BLE) och WiFi. Arbetet utvärderar BLE som tillräckligt energieffektivt, men identifierar genomströmningsbegränsningar på grund av att den råa data som genereras av BTM överstiger den tillgängliga genomströmningskapaciteten. Å andra sidan uppvisar WiFi inga genomströmningsproblem men förbrukar överdriven ström, vilket gör det olämpligt för äldre versioner av BTM. Flash-minne designades och implementerades som en genomförbar lösning för lokal lagring.

Testing of hardware to be used in space sometimes involves using vacuum chambers. The need to test hollow cathodes, used as neutralizers for some Electric Propulsion Thrusters, and low power Hall Effect Thrusters at OHB Sweden requires a vacuum chamber to be upgraded. The thesis aims firstly to show the process of adapting the vacuum chamber at OHB to test a heaterless hollow cathode. The requirements of the test included a maximum temperature of a 100 °C in the cathode’s bracket and a pressure inside the chamber around 10¯6 mbar during the test. To accomplish the first, the mounting structure was subjected to a thermal simulation using CREO. Once, the requirement was fulfilled the structure was manufactured and mounted. For the second requirement, a vacuum chamber characterization was done to see the pressure evolution inside the facility. Lastly, the fluid line was designed and mounted in the facility. An upgrade of the current vacuum chamber was deemed insufficient to test low power Hall Effect Thrusters. A comparison between the current vacuum chamber at OHB Sweden and other vacuum chambers designed for this purpose was made. The conclusion was drawn that a new vacuum chamber is necessary. Proposals for the design of a new vacuum facility are presented with particular focus on dimensions, the pump system, sputter protection and thermal protection. / Testandet av hårdvara som ska användas i rymden involverar ibland vakuumkammare. Behovet av att testa hollow cathodes, som används som neutraliserare för vissa jonmotorer, och Hall Effect Thrusters med låg effekt hos OHB Sweden kräver att en vakuumkammare uppgraderas. Avhandlingen syftar först till att redogöra för hur en av vakuumkammarna hos OHB Sweden kan anpassas för att testa en heaterless hollow cathode. Kraven för testet inkluderar en maximal temperatur på 100 °C grader i katodens fäste och och ett vakuum runt 10 ¯6 mbar. En jig designades genom bland annat termisk simulering i CREO. När det termiska kravet ansågs uppfyllas tillverkades och installerades denna jig. För det andra kravet karakteriserades vakuumkammaren med dess vakuumpumpar i syfte att bedöma om dessa kunde uppfylla kravet. Slutligen designades och installerades ett rörsystem som möjliggör matning av bränsle till testobjekten. En uppgradering av nuvarande vakuumkammare bedömdes otillräcklig för att testa Hall Effect Thrusters med låg effekt. En jämförelse mellan nuvarande vakuumkammare på OHB Sweden och andra vakuumkammare designade för detta ändamål gjordes och slutsatsen drogs att en ny vakuumkammare är nödvändig. Förslag på design av ny vakuumkammare presenteras med särkilt fokus på dimensioner, pumpssystemet, sputtingskydd och termiskt skydd.

Multi functional health monitoring wearable devices are quite prominent these days. Usually these devices are battery-operated and consequently are limited by their battery life (from few hours to a few weeks depending on the application). Of late, it was realized that these devices, which are currently being operated at fixed voltage and frequency, are capable of operating at multiple voltages and frequencies. By switching these voltages and frequencies to lower values based upon power requirements, these devices can achieve tremendous benefits in the form of energy savings. Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) techniques have proven to be handy in this situation for an efficient trade-off between energy and timely behavior. Within imec, wearable devices make use of the indigenously developed MUSEIC v2 (Multi Sensor Integrated circuit version 2.0). This system is optimized for efficient and accurate collection, processing, and transfer of data from multiple (health) sensors. MUSEIC v2 has limited means in controlling the voltage and frequency dynamically. In this thesis we explore how traditional DVFS techniques can be applied to the MUSEIC v2. Experiments were conducted to find out the optimum power modes to efficiently operate and also to scale up-down the supply voltage and frequency. Considering the overhead caused when switching voltage and frequency, transition analysis was also done. Real-time and non real-time benchmarks were implemented based on these techniques and their performance results were obtained and analyzed. In this process, several state of the art scheduling algorithms and scaling techniques were reviewed in identifying a suitable technique. Using our proposed scaling technique implementation, we have achieved 86.95% power reduction in average, in contrast to the conventional way of the MUSEIC v2 chip’s processor operating at a fixed voltage and frequency. Techniques that include light sleep and deep sleep mode were also studied and implemented, which tested the system’s capability in accommodating Dynamic Power Management (DPM) techniques that can achieve greater benefits. A novel approach for implementing the deep sleep mechanism was also proposed and found that it can obtain up to 71.54% power savings, when compared to a traditional way of executing deep sleep mode. / Nuförtiden så har multifunktionella bärbara hälsoenheter fått en betydande roll. Dessa enheter drivs vanligtvis av batterier och är därför begränsade av batteritiden (från ett par timmar till ett par veckor beroende på tillämpningen). På senaste tiden har det framkommit att dessa enheter som används vid en fast spänning och frekvens kan användas vid flera spänningar och frekvenser. Genom att byta till lägre spänning och frekvens på grund av effektbehov så kan enheterna få enorma fördelar när det kommer till energibesparing. Dynamisk skalning av spänning och frekvens-tekniker (såkallad Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS) har visat sig vara användbara i detta sammanhang för en effektiv avvägning mellan energi och beteende. Hos Imec så använder sig bärbara enheter av den internt utvecklade MUSEIC v2 (Multi Sensor Integrated circuit version 2.0). Systemet är optimerat för effektiv och korrekt insamling, bearbetning och överföring av data från flera (hälso) sensorer. MUSEIC v2 har begränsad möjlighet att styra spänningen och frekvensen dynamiskt. I detta examensarbete undersöker vi hur traditionella DVFS-tekniker kan appliceras på MUSEIC v2. Experiment utfördes för att ta reda på de optimala effektlägena och för att effektivt kunna styra och även skala upp matningsspänningen och frekvensen. Eftersom att ”overhead” skapades vid växling av spänning och frekvens gjordes också en övergångsanalys. Realtidsoch icke-realtidskalkyler genomfördes baserat på dessa tekniker och resultaten sammanställdes och analyserades. I denna process granskades flera toppmoderna schemaläggningsalgoritmer och skalningstekniker för att hitta en lämplig teknik. Genom att använda vår föreslagna skalningsteknikimplementering har vi uppnått 86,95% effektreduktion i jämförelse med det konventionella sättet att MUSEIC v2-chipets processor arbetar med en fast spänning och frekvens. Tekniker som inkluderar lätt sömn och djupt sömnläge studerades och implementerades, vilket testade systemets förmåga att tillgodose DPM-tekniker (Dynamic Power Management) som kan uppnå ännu större fördelar. En ny metod för att genomföra den djupa sömnmekanismen föreslogs också och enligt erhållna resultat så kan den ge upp till 71,54% lägre energiförbrukning jämfört med det traditionella sättet att implementera djupt sömnläge.