<p>Rapporten er skrevet fordi AHEAD prosjektet ser behovet for et ADL til automatisk plassering av HW moduler og SW moduler innad på en FPGA. AHEAD er en videretuvikling av Amibesense, men inneholder ingen generell prosessor, men kun en FPGA i sin basestasjon. AADL skal i stor grad ha den samme funksjonalitet i AHEAD som et ADL har for SW. Dette vil si at AADL skal beskrive en arkitektur av HW moduler og SW program sammen, heretter kalt system. Et problem med dette er at det ikke finnes noen ADL’er for HW og dette må derfor utvikles. ADL-språkene har et innebygd problem; En spesifikasjon kan aldri bli bedre enn den tid og kostnad som er lagt ned i spesifikajsonen. Rapide er det språket som i dag eksistere som er nærmest den funksjonalitet som er ønsket i AADL. Rapide er ikke et rent ADL, men kan også brukes til simulering og verifisering på oppførselsnivå. Kompilatoren til AADL trenger ikke å ha fri grammatikk og semantikk. Nøkkelord og topp-ned kompilasjon er derfor å foretrekke. FPGA-verktøyene som eksisterer i dag støtter dynamisk rekonfigurering. Men de setter krav til klokke, benytter buss makroer og at man bruker det verktøy som Xilinx har utviklet. AADL setter krav til AHEAD-arkitekturen, designeren og modulene som skal benyttes. Kravene AADL setter er en samling av HW og SW sine funksjonelle krav til AHEAD. Alle filer som blir brukt i AHEAD må være eksekverbare uten behov for mer behandling. Grensesnittet AADL legger opp til er ICA, som krever at modulene tilegenet AHEAD er designet for dette grensesnittet. Kommunikasjonsprotokollene til AHEAD må være ferdig definert til bruk i AADL da det valgte abstraksjonsnivået krever dette. Definisjonen av en kommunikasjonsprotokoll må skje utenfor AADL. Antall grensesnitt og kommunikasjonsprotokoller en modul har vil ikke ha noen innvirkning for hvordan AHEAD tolker AADL koden. Målet er at AADL koden holdes enkel med få innebygde funksjoner og med et topp-ned komiplator for øyet.</p>

<p>Norges første pulset laser deponerings (PLD) lab ble påbegynt høsten 2005 av NTNU i samarbeid med Sintef og ble ferdigstilt våren 2006. Pulset laser deponering brukes til deponering av komplekse oksider som SrRuO3(SRO) og BaTiO3(BTO), deponeringsmetoden til PLD er en fysikalsk fordampnings deponering. Metoden fungerer ved at pulset laserstråle slår løs targetmateriale som deponeres som en tynnfilm på et nærliggende substrat. PLD laben består av en laser, to deponeringskammere, Sintef og NTNU kontrollerer hvert sitt, optikk for styring av laserstrålen og måleutstyr som strålingstermometer og wattmeter. For å kontrollere PLD parametrene som brukes under deponering brukes det et PC program. All kommunikasjon mellom PC og kammer gjøres gjennom en hylle på RS484 protokollen. Programvare, hylle og kammer er levert av Twente Solid State Technology (TSST). Bestemmelse av vekstparameter for tynnfilmer av henholdsvis SRO og BTO ble gjennomført i begge kammerene. Karakterisering ble gjennomført på alle tynnfilmene ved hjelp av røntgendiffraksjon (XRD) og atomærkraft mikroskopi (AFM). Antall atomlag(N), avstanden mellom atomlagene(c) og full bredde halv maksimum (FWHM) verdien ble funnet ved hjelp av XRD. Ved hjelp av AFM ble kvaliteten til overflaten observert og stegstørrelsen ble bestemt. Ideell veksttemperatur i Sintef kammeret ble funnet ved at SRO tynnfilmer ble grodd ved 5 forskjellige temperaturer 600, 650, 700, 750 og 800 °C. Ut fra resultatene til denne serien ble det bestemt at tynnfilmen grodd ved en temperatur på 700 °C ga best kvalitet. Ved denne temperaturen ble en jevn terrassestruktur observert med en steghøyde på 0,356 nm. Resistansen ble målt til 76 Ω over 2 mm av tynnfilmen, resistans målningene ble foretatt ved hjelp av et multimeter. Vekstparametrene til BTO ble bestemt i NTNU kammeret. Temperaturen ble satt til 700 °C mens laserenergien og oksygentrykket ble forandret. Laserenergien måtte bli redusert med 2 halvbølgeledere for å få effekten lav slik at tynnfilmene ikke ble for tykke, laserenergien ble redusert til 0,18 W. Filmer grodd ved en laserenergi på 0,18 W og trykk på 5∙E-3 mbar produserte tynnfilmer med en jevn overflate. FWHM av BTO filmene varierte mellom 0,02° og 0,03°, som indikerte tynnfilmer av god krystallinks orden.</p>

<p>RFID har vært i bruk i over 20 år og er dermed ingen ny teknologi. Likevel har nye produksjonsmetoder og økt utbredelse først i det siste ført til at kostnadene har sunket til et nivå som gjør teknologien konkurransedyktig med den utbredte bruken av strekkoder. RFID-system består alltid av en transponder, som er festet til objektet som skal identifiseres, og en leser, som kommuniserer med og videreformidler informasjon fra, transponderen. De to største fordelene med RFID er at den kan inneholde mer informasjon og at det ikke er behov for en klar synslinje til objektet. I situasjoner hvor flere objekter skal identifiseres eller spores, brukes én transponder per objekt. Oslo Lufthavn Gardermoen håndterer daglig over 15 000 kolli, og for identifisering og sporing av disse, bruker de et strekkodesystem med en gjennomsnittlig leserate på mellom ca 92 til 94 %. Til tross for at raten er relativt høy i forhold til andre bagasjehåndteringssystem, gir dette store merkostnader, da ca 1200 kolli daglig må leses på nytt, og derfor ønsket de å se hvorvidt RFID kan gi høyre leserate enn nåværende på Gardermoen. Med basis i prosjektoppgaven, utført som et forarbeid til masteroppgaven, ble det valgt å gjøre forsøk med en UHF-løsning med passive Gen2-transpondere innlagt i bagasjelapper. Dette fordi de er prisgunstige, har høy datarate og mulighet for global kompatibilitet, og blant leverandørene med erfaring innen identifikasjons- og luftfartsindustrien, ble Accu-Sort, Deister Electronic og Maxeta valgt. De konstruerte en RFID-lesestasjon, og ved testing ble transpondertypen UPM Rafsec Sales Code 3000705 funnet til å være best egnet for RFID-systemet på Gardermoen. Systemet ble installert på flyplassen i juli 2006, og ved testing, med 384 innsjekket kolli, ble det oppnådd en leserate på 96,61 %, som er mellom 2,6 til 4.6 % bedre enn hva som var målet med oppgaven. Det har vært ønskelig å utføre flere tester for å prøve å forbedre systemets prestasjoner ytterlig, men på grunn av tidsnød var dette ikke mulig. En internasjonal flybagasje¬håndterings¬test med RFID ga leserater, fra 99.2 til 100 %, som er bedre enn hva noen andre tidligere har oppnådd med andre sporingsmetoder. Dette viser at teknologien har et svært godt potensial, og luftfartsindustriens standardiseringsorgan International Air Transport Association (IATA) anslår at industrien årlig kan spare 760 millioner amerikanske dollar (USD) ved å ta i bruk RFID. Et organisasjonskart og fremdriftsplan ble laget for å gi prosjektet en oversiktlig struktur. I tillegg ble hvert møte dokumentert i form av et møtereferat og månedlige statusrapporter og andre rapporter ble skrevet for å oppsummere og dokumentere progresjonen i prosjektet. For å bedre forutsetningene for arbeidet med prosjektet, finansierte AI en reise til den årlige Passenger Terminal Expo 2006-messen i Paris. Messen besto av utstillinger og konferanser, og ga en bredere forståelse av flere aspekter innen luftfarts¬industrien, i tillegg til kunnskap om hvordan RFID best mulig vil kunne brukes til å spore flybagasje.</p>

<p>Tradisjonelt oppleves kollektivtjenester som et dårligere alternativ til å kjøre egen bil. Miljøargumenter hjelper heller ikke spesielt med å få folk til å kjøre mer kollektivt. For å få folk til å sette igjen bilen hjemme må kollektivtransport være like enkelt å bruke som egen bil, helst enklere. Det finnes en rekke tiltak for å oppnå dette, noen av disse er å redusere pris, øke antall ruter, øke antall avganger, redusere forsinkelser ved hjelp av lyskryssprioritering eller dedikerte kollektivspor og lignende. En annen strategi for å gjøre tjenester mer kundevennlige er å øke kvaliteten på de tjenester som allerede leveres. Den antatt mest virkningsfulle modellen er å redusere virkningen av ruteforsinkelser. Dette kan gjøres ved å gi bedre informasjon til kollektivkunder om slike forhold slik at kunde slipper å vente i spenning på om bussen kommer snart. Med slik informasjon kan en eventuell forsinkelse utnyttes til noe positivt i stedet, som å kjøpe den avisen du vil ha men som du er usikker på om du rekker å kjøpe. I dette prosjektet har vi evaluert forskjellig løsninger for å bedre informasjonskvalitet til kollektivkunder. Vi har sett på forskjellige måter å spore kollektivvogner ved hjelp av sanntid og nær sanntids systemer slik at forsinkelse kan beregnes. Dette inkluderer både teknologier for å posisjonere vogner samt kommunisere slik informasjon til sentral Vi er også godt i gang med utvikling et prototypsystem for beregning av ruteforsinkelser samt for presentasjon av slik informasjon til sluttbruker. Systemet tar unøyaktig posisjonsdata fra vogner hvis tilgjengelig, filtrerer dette og estimerer etter beste evne reell posisjon. Deretter benyttes forskjellige løsninger, bl.a. metoder basert historisk data, for å beregne framtidig forløp slik at sluttbruker kan få et godt estimat for ankomsttid for sin holdeplass. Som et ledd i å evaluere og teste teknologier og system er det brukt mye tid på å utvikle en simulator, med tilhørende modeller, for å simulere typisk kollektivtrafikk. Simulatoren kan simulere både kontinuerlige og diskrete problemer og er utviklet spesielt for å takle problemer som krever mange ”tilpassninger” i form av utstrakt bruk av programkode i modellbeskrivelse som mange andre ferdige løsninger mangler. I dette prosjektarbeidet har GSM posisjonering markert seg som en veldig aktuell teknologi for bruk i forsinkelsessystem. Teknologien er rimelig og foreløpige resultater fra simulering viser at tekologi har tilstrekkelig nøyaktighet til å gi gode ankomstsestimater. Manuell posisjonering vha. WAP og GPRS er også en veldig spennende løsning. Her posisjonerer bussjåfør selv bussen vha en mobiltelefon når estimert posisjon fra forsinkelsessystem avviker men en viss margin fra virkelig posisjon.</p>

<p>Arbeidet med oppgaven gikk ut på å studere ulike kalibreringsmetoder for nettverksanalysator, utarbeidelse av testkort med kalibreringskomponenter. Målinger av DC- og AC-oppførselen til transistoren, for så å benytte programmet Agilent ADS og TOM-modellen til å lage en datamodell for denne transistoren. Det ble også utarbeidet en metode for hvordan man kan gå frem for å utarbeide en datamodell for en transistor. Arbeidet resulterte i en transistormodell som viste tilsynelatende gode egenskaper, og en metode for utarbeidelse av transistormodeller som fungerte godt for den utvalgte transistoren i denne oppgaven.</p>

<p>I denne masteroppgaven er det blitt designet en RSA-modul for forskningsprosjektet AHEAD. Dette er en modul som gjennomfører en kryptografialgoritme. RSA-modulen omformer klartekst til chiffertekst, (kryptering), og tilbake igjen til klartekst (dekryptering). Dette gjøres ved å lage en krets som utfører modulær eksponering. Kretsrealiseringen av RSA-algoritmen er gjort ved å benytte venstre til høyre binær metoden og Blakleys algoritme. Simulering med 128 bitskryptering gir korrekt oppførsel. Det er blitt testet med to meldinger som er blitt kryptert og dekryptert igjen. Syntese med 128 bitskryptering bruker 13% av slicene på Spartan 3 FPGA'en med en frekvens på 59Mhz. Ved syntese med 256 og 512 bitskryptering øker antall slicer lineært, mens frekvensen synker. Det prøvd er å tilpasse krypteringsmodulen til utviklingskortet som benyttes innen AHEAD. Arbeidet med utviklingsverktøyene har vært tidkrevende, spesielt har det vært problemer med å laste ned ny bit-fil på kortet. Det har derfor ikke blitt tid til å ferdigstille dette arbeidet. I slutten av denne rapporten er det skissert hvordan dette kan løses, med registertilkoblinger og beskrivelse av programvarens oppgaver på utviklingskortet.</p>

<p>En studie av ulike retention latch kretstopologier er foretatt og egenskaper til både statiske og dynamiske løsninger er vurdert. Retention egenskapen til en latch beskriver dens mulighet for å settes i et søvnmodus samtidig som latchens lagrede verdi beholdes og gjenopprettes idet søvnmodus avsluttes. Målsetningen for design av en retention latch er å oppnå en søvnmodus som er mest mulig energi effektiv. Det best egna for oppgavens mål med å levere god ytelse for 50ms- 2s søvn perioder ble å bruke en form for statisk retention latch. Dette skyldes at dynamiske retention latch kretser vil ha en maksimal retention tid avhengig av lekkasjestrøm og lagrings kapasitansen til kretsen. For å oppnå 2s maksimal retention tid kreves upraktisk store kapasitans verdier til lagringsnoden eller eventuelt må et oppfriskning system implementeres. Tre ulike løsninger basert på statisk retention er designet, simulert og implementert som 90nm standardceller. Disse er Balloon basert på klassisk balloon retention latch. Tykk gate løsning med tykk gate transistorer i retention del av latchen. Til sist krysskobla inverter som baserer seg på at søvntransistor har stor nok lekkasjestrøm til at de krysskobla inverterne i latchen beholder sin verdi. Totalt sett oppnår krysskobla inverter kretsen de beste resultatene både med tanke på lekkasjestrøm i aktiv modus, areal og det at den ikke behøver ekstra kontrollsignaler for å styre inngang og utgang av søvnmodus. Det som allikevel kan tale mot å bruke krysskobla inverter krets er at med global søvntransistor kan det by på problemer å sørge for at hver enkelt celle har stor nok lekkasjestrøm til å fungere normalt. Dersom dette viser seg å være et stort problem til et bestemt bruk av kretsen vil tykk gate latchen være det nest beste alternativet. Tykk gate er ikke avhengig av en bestemt lekkasjestrøm, men den må ha to kontrollsignaler for å styre inngang og utgang fra søvnmodus. Muligheter for optimalisering av kretsenes areal og lekkasjestrømmer gjenstår, og metoder for å gjøre dette er foreslått.</p>

<p>Ved behandling og restitusjon av pasienter må pasientenes kroppfunksjoner overvåkes. Typiske funksjoner som må overvåkes er blodtrykk og elektrokardiogram. Dette er til nå gjort ved kabelbaserte løsninger og en overgang til en trådløs løsning vil kunne føre til større evegelsesfrihet hos pasientene samt at man har mulighet til å overvåke pasientene utenfor helseinstitusjonen. Et større velvære og et kortere opphold på helseinstitusjonen vil kunne bidra til en kortere restitusjonstid for pasientene. Oppgaven har bestått i å undersøke muligheter for bruk av Ultra Wide Band impulsradio og Zigbee i biomedisinske sensornettverk. Det er foretatt et studie av optimal konstruksjon av et MAC lag for UWB-IR der det er fokusert på krysslagsoptimering og hvordan UWB-IR kan implementeres i Zigbee stakken. Det er også gjort et studie av interferensproblemer i UWB-IR-nettverk. To ulike MAC protokoller for UWB-IR, DCC-MAC og (UWB)2, er blitt simulert i medisinske scenarioer og det er foretatt en beregning av energiforbruket ved bruk av UWB-IR og Zigbee. Det vil være mulig °a implementere UWB-IR i eksisterende standard IEEE 802.15.4/Zigbee. Dette vil derimot ikke være optimalt uten at man gjør endringer slik at de unike egenskapene til UWB-IR signalet utnyttes. Det vil også være viktig å implementere nye teknikker og funksjonaliteter som for eksempel posisjonering for å øke ytelsen til systemet ved at denne informasjonen kan utnyttes til blant annet effektkontroll. Stakken til et fysisk lag basert på UWB-IR bør krysslagsoptimeres slik at informasjonen kan utveksles mellom lagene. Resultatene fra simuleringene viser at DCC-MAC kommer noe bedre ut enn (UWB)2 i scenario 1 ved at den h°andterer interferensen og NLOS bedre. (UWB)2 gir derimot et lavere pakketap ved LOS i scenario 2. Sammenligningen mot Zigbee viser at begge protokollene gir et lavere pakketap ved økende antall noder. Beregningen av energiforbruket for Zigbee og UWB-IR viser at bruk av UWB-IR vil øke levetiden til nodene i nettverket betraktelig. Zigbee-noder har en maksimal levetid på 140,1 dager ved bruk av største pakkestørrelse og minste sendereffekt. Ved bruk av UWB-IR vil det være mulig å øke levetiden til nodene til 554,5 dager, som er den maksimale levetiden til hver av protokollene. Beregningene viser også at valg av antall pulser som transmitteres per bit og hvilken koderate som benyttes i kanalkoderen for UWB-IR ikke har stor innvirkning på den totale levetiden til nodene.</p>

<p>Fagområdet RF MEMS er i rask utvikling og det finnes et utall forskjellige patenter innen dette området. Denne oppgaven fokuserer på en type nemlig radial contour mode diskresonator med sikte på å bruke den i SMiDA prosjektet Mer spesifikt går oppgaven ut på å teste forskjellige diskparametre for å finne ut hvilken som er best egnet. Noe konkret svar på dette finnes ikke, men det kan være interessant å bruke 2.mode til en disk på 16μm eller 3.mode til en disk på 20μm. En fant også frem til et spesielt design som gav veldig høy radiell amplitude i 1.mode.</p>

<p>Jeg har i denne oppgaven jobbet med digital heltallsaritmetikk, og da sett spesielt på feltet deling. Deling er en meget ressurskrevende opperasjon i digitalteknikk, det er derfor mye tid og areal å spare på å forbedre delingsopperasjonen. Jeg ser her på hvordan det er mulig å benytte multiplikative algoritmer til å utføre delingen, og da med hovedfokus på Newton- Raphson metoden. Newton-Rapson metoden er en gammel algoritme som har vært gjenstand for en mengde analyser rettet mot flere bruksområder, det finnes altså gode bevis på nøyaktighet, beregningsmengde og ressursbruk ved implementering i digitalekretser. Det er derfor ikke blitt utviklet noe nye algoritme basert på Newton-Raphson, men benyttet en godt dokumentert algoritme, da denne ser ut til å være den best egnede for implementasjon. Som andre iterative algoritmer trenger Newton-Raphson metoden et startpunkt for å kunne finne frem til det riktige svaret. Som vist i oppgaven har Newton-Raphson metoden den egenskapen at den fordobler antallet korrekte siffer per iterasjon og derfor er det viktig med et bra startpunkt hvis algoritmen skal komme fort fram til det antall korrekte bit som er ønsket i svaret. Problemet med å startverdier er hvis man skal ha stort antall korrekte bit trenger man mange verdier lagret og dette vil ta stor plass, eller man trenger en egen utregnings krets noe som ville ta ekstra tid. Oppgaven her viser først den simpleste formen for startverdi der algoritmen benytter samme startverdi til alle innverdier. Bare en innverdi vil gi lite areal kostnad men det vil føre til at man trenger flere iterasjoner for å finne det korrekte svaret og dermed vil det ta lenger tid. Oppgaven viser vider mer kompliserte oppslagstabeller og lineære interpolasjons metoder for å kunne øke antall korrekte bit i startverdien til minst mulig arealkostnad. Noen typer av oppslagstabellene er også blitt simuler for å vise at de faktisk gir tilstrekkelig korrekt svar. Til slutt i oppgaven er det hvis hvordan Newton-Raphson metoden og startverditabellene kan implementeres i FPGA.</p>