Neste trabalho de pesquisa, foi realizado um estudo dos principais tipos de ferramentas para modelagem de hardware buscando-se verificar as vantagens da utilização de Redes de Petri para a modelagem de sistemas dinâmicos e concorrentes e de sua implementação em hardware. Observou-se que apesar de existirem ferramentas para esta finalidade, existem pontos que podem ser trabalhados para facilitar o acesso a esta tecnologia. Assim, foi desenvolvido um método para facilitar a implementação de sistemas modelados em Redes de Petri, em hardware de lógica reconfigurável. Para isto, utilizou-se um software de captura onde, a partir do gráfico do modelo em Rede de Petri, é gerado um arquivo de descrição no formato PNML - Linguagem de Marcação para Rede de Petri (Petri Net Markup Language). A partir desta descrição, é gerado um arquivo de descrição de hardware no formato VHDL - Linguagem de Descrição de Hardware VHSIC (VHSIC Hardware Description Language), que pode ser gravado em um circuito de lógica reconfigurável. Para possibilitar esta etapa, foi realizado o desenvolvimento de uma ferramenta que gera um arquivo em linguagem VHDL a partir da descrição no formato PNML. A ferramenta desenvolvida é descrita em detalhes, mostrando todas as etapas e critérios utilizados na conversão. Para validar o método, é mostrado um exemplo de aplicação com a implementação em FPGA - Matriz de Portas Programável em Campo (Field Programmable Gate Arrow), de uma Rede de Petri modelando uma planta industrial hipotética. Finalmente é feita uma comparação de desempenho entre o modelo executado em hardware com o modelo executado em software. / In this research work, was performed a study of main types of hardware modeling tools searching to verify the advantages of utilizing for modeling dynamic and concurrent systems and for its hardware implementation. It was observed that even though there are tools for this purpose, exists some points that may be worked out to facilitate access to this technology. So, was developed a method for facilitate implementation of systems modeled in Petri nets, in reconfigurable logic hardware. For that, was utilized a capture software where, from the graphic of the Petri net model, is generated a description in PNML (Petri Net Markup Language) format. From this description, is generated a hardware description file in VHDL (VHSIC Hardware Description Language) format, that may be loaded in a reconfigurable logic circuit. To make possible this stage, was performed the development of tool that generate a file in VHDL language from the description in PNML format. The developed tool is described in details, showing all stages and criteria utilized in the conversion. To validate the method, is showed an application example for this toll with the implementation in FPGA (Field Programmable Gate Arrow), of a Petri net modeling a hypothetic industrial plant. Finally, a performance comparison is made between the model executed in hardware and the model executed in software.

Neste trabalho de pesquisa, foi realizado um estudo dos principais tipos de ferramentas para modelagem de hardware buscando-se verificar as vantagens da utilização de Redes de Petri para a modelagem de sistemas dinâmicos e concorrentes e de sua implementação em hardware. Observou-se que apesar de existirem ferramentas para esta finalidade, existem pontos que podem ser trabalhados para facilitar o acesso a esta tecnologia. Assim, foi desenvolvido um método para facilitar a implementação de sistemas modelados em Redes de Petri, em hardware de lógica reconfigurável. Para isto, utilizou-se um software de captura onde, a partir do gráfico do modelo em Rede de Petri, é gerado um arquivo de descrição no formato PNML - Linguagem de Marcação para Rede de Petri (Petri Net Markup Language). A partir desta descrição, é gerado um arquivo de descrição de hardware no formato VHDL - Linguagem de Descrição de Hardware VHSIC (VHSIC Hardware Description Language), que pode ser gravado em um circuito de lógica reconfigurável. Para possibilitar esta etapa, foi realizado o desenvolvimento de uma ferramenta que gera um arquivo em linguagem VHDL a partir da descrição no formato PNML. A ferramenta desenvolvida é descrita em detalhes, mostrando todas as etapas e critérios utilizados na conversão. Para validar o método, é mostrado um exemplo de aplicação com a implementação em FPGA - Matriz de Portas Programável em Campo (Field Programmable Gate Arrow), de uma Rede de Petri modelando uma planta industrial hipotética. Finalmente é feita uma comparação de desempenho entre o modelo executado em hardware com o modelo executado em software. / In this research work, was performed a study of main types of hardware modeling tools searching to verify the advantages of utilizing for modeling dynamic and concurrent systems and for its hardware implementation. It was observed that even though there are tools for this purpose, exists some points that may be worked out to facilitate access to this technology. So, was developed a method for facilitate implementation of systems modeled in Petri nets, in reconfigurable logic hardware. For that, was utilized a capture software where, from the graphic of the Petri net model, is generated a description in PNML (Petri Net Markup Language) format. From this description, is generated a hardware description file in VHDL (VHSIC Hardware Description Language) format, that may be loaded in a reconfigurable logic circuit. To make possible this stage, was performed the development of tool that generate a file in VHDL language from the description in PNML format. The developed tool is described in details, showing all stages and criteria utilized in the conversion. To validate the method, is showed an application example for this toll with the implementation in FPGA (Field Programmable Gate Arrow), of a Petri net modeling a hypothetic industrial plant. Finally, a performance comparison is made between the model executed in hardware and the model executed in software.

Orientador: Marconi Kolm Madrid / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:12:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuardiaFilho_LuizEduardo_M.pdf: 2405031 bytes, checksum: b724836217b8586950a9ffabcd235f35 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho de mestrado teve o propósito de projetar e construir um sistema de hard-ware capaz de realizar o controle de máquinas robotizadas em tempo real. Foi dada uma abordagem usando técnicas de processamento paralelo e eletrônica reconfigurável com o uso de dispositivos lógicos programáveis. Mostrou-se em função dos resultados das implementações que o sistema proposto é eficiente para ser utilizado no controle de robôs baseado em modelos matemáticos complexos como cinemático direto/inverso, dinâmico e de visão artificial. Esse mesmo sistema prevê sua utilização para os quatro níveis hierárquicos envolvidos em plantas que se utilizam de controle automático: supervisão, tarefas, trajetória e servomecanismos. O sistema possui interfaces de comunicação USE e RS-232, conversores A/D e D/A, sistema de processamento de imagens (entradas e saídas de sinais de vídeo analógico), portas E/S, chaves e leds para propósito geral. A eficiência foi comprovada através de experimentações práticas utilizando sistemas robóticos reais como: sistema de um pêndulo acionado, robô redundante de 4GDL denominado Cobra, e solução em hardware de funções importantes no sentido da resolução dos modelos matemáticos em tempo real como funções transcendentais / Abstract: This work had as purpose the project and build of a hardware system with abilities to accomplish the real time control of robotic machines. It was given an approach using tech-niques of parallel processing and programmable electronics configuration with programmable logic devices. According to the implementation results, it was shown that this proposed sys-tem is efficient to be used for controlling robots based on complex mathematical models, like direct/inverse kinematics, dynamics and artificial vision. This system foresees its use for the four hierarchical levels involved in industrial plants that use automatic control: supervision, tasks, trajectory /path and servomechanisms. The system has USE and RS-232 communica-tion interfaces, A/D and D/A converters, image processing capabilities (with input/output for analog video signals), I/O ports, and switches and leds for general purpose. Its efficiency is demonstrated through practical experimentations using real robotic systems as: a driven pendu-lum system, a redundant 4 DOF robot called "Cobra", and a hardware solution for important functions in the sense of real time mathematical models computing, like the transcendental functions / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica