Este trabalho apresenta um sistema de Síntese de Alto Nível — geração automática de uma descrição estrutural no nível RT a partir de uma descrição comportamental algorítmica [MCF 88] —, abordando as tarefas de compilação para representação interna, transformações comportamentais, escalonamento, alocação, mapeamento e gera.são do controle. Sua principal contribuição esta na fase de transformações comportamentais, através da qual é possível explorar globalmente o paralelismo existente na descried° do sistema digital e, de maneira sistemática, pesquisar o espaço de projeto, ou seja, as possíveis implementações para o sistema digital, identificando a que melhor satisfaz as restrições especificadas pelo projetista. A Linguagem de Descried° de Hardware (HDL) usada no sistema de síntese é VHDL que oferece recursos para se descrever comportamento e estrutura, e se especificar restrições de projeto, alem de ter sido adotada como padrão pela IEEE. Parte-se da descried° algorítmica em VHDL comportamental do sistema digital. Tal descrição é compilada para uma representação interna baseada em grafos: cada bloco básico — seqüência de operações sem desvio — e representado por um Grafo de Fluxo de Dados (GFD); a transferência de controle entre blocos básicos — desvios condicionais e incondicionais — é representada pelo Grafo de Fluxo de Controle (GFC); e as relações de hierarquia — entidade, arquitetura, processos, subprogramas — são representadas pelo Grafo de Entidade (GE). O sistema de transformações é tal que a escolha e a ordem da aplicação das transformações possíveis (agrupa blocos consecutivos, agrupa ramos de if, desenrola laços) sobre um GFC gera uma Arvore — a Arvore de Transformações — cujos nodos folha representam os GFD's iniciais e os nodos internos os GFD's obtidos pela transformação aplicada sobre os seus nodos filhos. Construída a Arvore de Transformações, realiza-se um caminhamento em pós-ordem, determinando-se a melhor implementação possível para cada nodo da Arvore de Transformações. Por melhor implementação entenda-se a que, no mínimo, satisfaça as restrições de tempo ou de recursos especificadas pelo projetista. Para cada implementação, obtida usando-se algoritmos de escalonamento, alocação e mapeamento existentes, calcula-se um custo em fungi° dos recursos — unidades funcionais, registradores, interconexões — e do tempo — passos de controle — necessários implementação. Feito isso, caminha-se em pré-ordem pela árvore de Transformações comparando-se o custo da implementação do nodo pai com os custos de implementação dos seus nodos filhos: se o custo dos nodos filhos a maior que o do nodo pai, este é selecionado e seus nodos filhos não são visitados; caso contrario, a transformações que o gerou é descartada e visita-se os nodos filhos. Os nodos selecionados fardo parte da implementação final. O modelo de hardware utilizado adota a divisão clássica de sistema digital em Parte Operativa e Parte de Controle, como apresentada em [DAV 83]. Na implementação do prot6tipo do sistema de síntese escolheu-se, para o escalonamento e a alocação, o algoritmo Force-directed que possui complexidade linear — 0(n2 ) no pior caso — e tem mostrado bons resultados em comparação com os demais existentes [PAU 89]. Para o mapeamento de registradores adotou-se o algoritmo do programa REAL [KUR 87] também de complexidade linear; o mapeamento de unidades funcionais e interconexões baseia-se em [PAN 87]. 0 controlador a obtido diretamente do GFC final: cada nodo representa um estado e as arestas representam as transições entre estados. 0 protótipo foi aplicado a vários exemplos, relatados na literatura, mostrando resultados comparáveis. Aplicando-se o protótipo sobre exemplos com fluxo de controle mais complexo, verifica-se a eficiência do sistema de transformações na exploração do espaço de projeto. / High Level Synthesis is the automatic generation of a structural description of a circuit at the RT level from a behavioral description at the algorithm level [MCF 88]. In this work, a High Level Synthesis System which deals with the tasks of compilation to internal representation, behavioral transformations, scheduling, allocation, mapping and control generation is presented. Its main contribution is the behavioral transformation process. It makes possible the exploration of the global parallelism in the behavioral description and, systematically, to search the design space in order to find the structure that best fits the resource and timing constraints specified by the designer. The Hardware Description Language (HDL) used in the synthesis system is VHDL, HDL standardized by IEEE, which offers facilities for the behavior description, structure description and for the specification of design constraints. The input to the synthesis system is a behavioral algorithmic VHDL description of the digital system under design. This description is translated to an internal representation based on graphs: each basic block (sequence of operations without branches) is represented by a Data Flow Graph (DFG); the transfer of control between basic blocks (conditional and inconditional branches) is represented by a Control Flow Graph (CFG); the hierarchy of description (entity, architectural body, processes, subprograms) is represented by the Entity Graph (EG). The set of behavioral transformations is such that the selection and sequence of applicable transformations (Merge Consecutive Blocks, Merge If Branches, Unroll Loops, etc.) to a CFG can be represented by a tree, called Transformations Tree. In the Transformations Tree, the leaf nodes represent the initial DFGs and the internal nodes represent the DFGs obtained by the transformations applied on its son nodes. After the Transformation Tree has been generated, a transversal post-order is used to determine the best possible implementation for each node of the Transformations Tree. The best possible implementation is the one that, at least, satisfy the timing and resources constraints specified by the designer. A cost is determined in terms of the timing (control steps) and resources (functional units, registers, interconections, etc.) required by each implementation, which is produced using traditional algorithms for scheduling and allocation. Once the implementation for each node is done, a transversal pre-order is used to compare the implementation cost of a node, with the implementation costs of its son nodes: if the cost of its son nodes is greater, the father node is selected and its son nodes are not visited; otherwise the transformation that produced the father node is discarded, and the son nodes are visited. The selected nodes will be in the final implementation. The hardware model used in the synthesis system adopts the classical division of the digital system in a Data-Path and a Controller, such as presented in [DAV 83]. In the implementation of the synthesis system prototype, the Force-Directed algorithm [PAU 89] was adopted for scheduling and allocation, which has linear complexity — in the worst case 0(n2 ) — and produces good results when compared with other algorithms [PAU 91]. The algorithm of the REAL program [KUR 87] was used for the mapping of registers, which also has linear complexity. The mapping of functional units and interconections uses the ideas from [PAN 87]. The controller is directly obtained from the final GFC: each node represents a state and the transitions between states are represented by the edges. The prototype of the synthesis system, which is implemented in C, on SUN workstations, was applied to various examples of the literature and has showed comparable results. When applied to examples with more complex control flow, the efficiency of the set of behavioral transformations in the design space exploration can be verified.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-22Bitstream added on 2014-06-13T19:08:13Z : No. of bitstreams: 1 dias_gl_me_ilha.pdf: 1512537 bytes, checksum: d4d0e5ee3964bcbc96c83e3996d96313 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho apresentam-se quatro ferramentas de síntese digital, capazes de converter máquinas de estados finitos modeladas em rede de Petri para uma descrição VHDL correspondente à maquina modelada. As máquinas de estados finitos nos modelos de Mealy ou Moore são representadas em rede de Petri Lugar/Transição através de duas metodologias de modelagem desenvolvidas. Uma das metodologias modela apenas máquinas do tipo Mealy, enquanto que a outra modela máquinas de Mealy e Moore. As metodologias e o tipo de tradução da rede de Petri que se deseja obter são fatores essenciais para definir as ferramentas que serão utilizadas. Duas das ferramentas desenvolvidas traduzem o modelo da rede de Petri em uma tabela de transição de estados e as outras duas ferramentas traduzem o modelo da rede de Petri em uma descrição comportamental na linguagem VHDL. Dependendo da ferramenta utilizada é necessário integrar outras ferramentas de síntese, desenvolvidas em trabalhos anteriores, no processo de tradução da rede de Petri para VHDL. A aplicabilidade das ferramentas e metodologias desenvolvidas foi concluída através de simulações dos códigos VHDL obtidos. / In this work we present four digital synthesis tools capable of converting finite state machines modeled in Petri nets into a corresponding VHDL description. Mealy or Moore finite state machine models are represented in Place/Transition Petri nets through two possible methodologies, developed during this work. With one of the methodologies only Mealy machines can be modeled, while the with other both Mealy and Moore type machines can be dealt with. The methodologies and the kind of Petri net translation one desires to obtain are essential factors to determine the tools to be used. Two among the tools we developed translate a Petri net description into a state transition table, while the other two translate the Petri net description into a VHDL behavioral one. Depending on which of them is used it is also necessary to use some other synthesis tools developed by members of our research group. The adequacy of the developed methodologies an tools to the synthesis process has been verified through the simulation of the VHDL codes generated by our tools.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438862-Texto+Completo-0.pdf: 6841213 bytes, checksum: 62ab6904af18caf353f011769efc8178 (MD5) Previous issue date: 2012 / This work proposes a new time and frequency synchronization system for OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) receivers. Presently, the OFDM technique is adopted in nearly all wireless broadband systems (IEEE 802. 16 WiMax, 3GPP-LTE, IEEE 802. 22, etc). It is also used in the ISDB-T digital television system, adopted in Brazil. The proposed synchronization system controls the receiver timing and frequency in a closed loop, adjusting the FFT window delay and the local oscillator frequency. The loop error is measured in the frequency domain, based on reference symbols inserted on pilot carriers in the transmitter. Initialization of the closed loop operating point is performed with base on the guard interval generated at the transmitter. Di erently of the usual sync implementations for OFDM systems, the proposed system actuates in the time domain, instead of the frequency domain. Also, in order to avoid loop instabilities due to the transport delay intrinsic to the OFDM demodulation process, the proposed system uses a prediction algorithm for loop stabilization. / Este trabalho propõe uma nova implementação do sistema de sincronismo de tempo e frequência para receptores OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A técnica OFDM e utilizada no sistema de TV digital adotado no Brasil (ISDB-T), bem como na quase totalidade das tecnologias para wireless broadband atualmente no mercado (IEEE 802. 16 WiMax, 3GPP-LTE, IEEE 802. 22, etc). O sistema de sincronismo aqui proposto controla frequência e timing do receptor em malha fechada, atuando no atraso ou no adiantamento dos dados na entrada da FFT e na frequência do oscilador local. A medição do erro da malha e efetuada no domínio frequência, tendo como referência símbolos pilotos inseridos em frequência no sinal transmitido. A inicialização do ponto de operação da malha fechada e baseado no intervalo de guarda inserido no sinal pelo transmissor. Ao contrario das implementações usuais para sincronismo em sistemas OFDM, a atuação do sistema e no domínio tempo, e não no domínio frequência. Ainda, para evitar instabilidade da malha dado o atraso de transporte intrínseco na demodulacão de um sinal OFDM, esta é estabilizada através de algoritmo de predição.

This thesis presents Monza, a system for accelerating the simulation of modelsof physical systems described by ordinary differential equations, using a generalpurpose computer with a PCIe FPGA expansion card. The system allows bothautomatic generation of an FPGA implementation from a model described in theModelica programming language, and simulation of said system.Monza accomplishes this by using a customizable hardware architecture forthe FPGA, consisting of a variable number of simple processing elements. A cus-tom compiler, also developed in this thesis, tailors and programs the architectureto run a specific model of a physical system.Testing was done on two test models, a water tank system and a Weibel-lung,with up to several thousand state variables. The resulting system is several timesfaster for smaller models and somewhat slower for larger models compared to aCPU. The conclusion is that the developed hardware architecture and softwaretoolchain is a feasible way of accelerating model execution, but more work isneeded to ensure faster execution at all times.

Este trabalho apresenta um sistema de Síntese de Alto Nível — geração automática de uma descrição estrutural no nível RT a partir de uma descrição comportamental algorítmica [MCF 88] —, abordando as tarefas de compilação para representação interna, transformações comportamentais, escalonamento, alocação, mapeamento e gera.são do controle. Sua principal contribuição esta na fase de transformações comportamentais, através da qual é possível explorar globalmente o paralelismo existente na descried° do sistema digital e, de maneira sistemática, pesquisar o espaço de projeto, ou seja, as possíveis implementações para o sistema digital, identificando a que melhor satisfaz as restrições especificadas pelo projetista. A Linguagem de Descried° de Hardware (HDL) usada no sistema de síntese é VHDL que oferece recursos para se descrever comportamento e estrutura, e se especificar restrições de projeto, alem de ter sido adotada como padrão pela IEEE. Parte-se da descried° algorítmica em VHDL comportamental do sistema digital. Tal descrição é compilada para uma representação interna baseada em grafos: cada bloco básico — seqüência de operações sem desvio — e representado por um Grafo de Fluxo de Dados (GFD); a transferência de controle entre blocos básicos — desvios condicionais e incondicionais — é representada pelo Grafo de Fluxo de Controle (GFC); e as relações de hierarquia — entidade, arquitetura, processos, subprogramas — são representadas pelo Grafo de Entidade (GE). O sistema de transformações é tal que a escolha e a ordem da aplicação das transformações possíveis (agrupa blocos consecutivos, agrupa ramos de if, desenrola laços) sobre um GFC gera uma Arvore — a Arvore de Transformações — cujos nodos folha representam os GFD's iniciais e os nodos internos os GFD's obtidos pela transformação aplicada sobre os seus nodos filhos. Construída a Arvore de Transformações, realiza-se um caminhamento em pós-ordem, determinando-se a melhor implementação possível para cada nodo da Arvore de Transformações. Por melhor implementação entenda-se a que, no mínimo, satisfaça as restrições de tempo ou de recursos especificadas pelo projetista. Para cada implementação, obtida usando-se algoritmos de escalonamento, alocação e mapeamento existentes, calcula-se um custo em fungi° dos recursos — unidades funcionais, registradores, interconexões — e do tempo — passos de controle — necessários implementação. Feito isso, caminha-se em pré-ordem pela árvore de Transformações comparando-se o custo da implementação do nodo pai com os custos de implementação dos seus nodos filhos: se o custo dos nodos filhos a maior que o do nodo pai, este é selecionado e seus nodos filhos não são visitados; caso contrario, a transformações que o gerou é descartada e visita-se os nodos filhos. Os nodos selecionados fardo parte da implementação final. O modelo de hardware utilizado adota a divisão clássica de sistema digital em Parte Operativa e Parte de Controle, como apresentada em [DAV 83]. Na implementação do prot6tipo do sistema de síntese escolheu-se, para o escalonamento e a alocação, o algoritmo Force-directed que possui complexidade linear — 0(n2 ) no pior caso — e tem mostrado bons resultados em comparação com os demais existentes [PAU 89]. Para o mapeamento de registradores adotou-se o algoritmo do programa REAL [KUR 87] também de complexidade linear; o mapeamento de unidades funcionais e interconexões baseia-se em [PAN 87]. 0 controlador a obtido diretamente do GFC final: cada nodo representa um estado e as arestas representam as transições entre estados. 0 protótipo foi aplicado a vários exemplos, relatados na literatura, mostrando resultados comparáveis. Aplicando-se o protótipo sobre exemplos com fluxo de controle mais complexo, verifica-se a eficiência do sistema de transformações na exploração do espaço de projeto. / High Level Synthesis is the automatic generation of a structural description of a circuit at the RT level from a behavioral description at the algorithm level [MCF 88]. In this work, a High Level Synthesis System which deals with the tasks of compilation to internal representation, behavioral transformations, scheduling, allocation, mapping and control generation is presented. Its main contribution is the behavioral transformation process. It makes possible the exploration of the global parallelism in the behavioral description and, systematically, to search the design space in order to find the structure that best fits the resource and timing constraints specified by the designer. The Hardware Description Language (HDL) used in the synthesis system is VHDL, HDL standardized by IEEE, which offers facilities for the behavior description, structure description and for the specification of design constraints. The input to the synthesis system is a behavioral algorithmic VHDL description of the digital system under design. This description is translated to an internal representation based on graphs: each basic block (sequence of operations without branches) is represented by a Data Flow Graph (DFG); the transfer of control between basic blocks (conditional and inconditional branches) is represented by a Control Flow Graph (CFG); the hierarchy of description (entity, architectural body, processes, subprograms) is represented by the Entity Graph (EG). The set of behavioral transformations is such that the selection and sequence of applicable transformations (Merge Consecutive Blocks, Merge If Branches, Unroll Loops, etc.) to a CFG can be represented by a tree, called Transformations Tree. In the Transformations Tree, the leaf nodes represent the initial DFGs and the internal nodes represent the DFGs obtained by the transformations applied on its son nodes. After the Transformation Tree has been generated, a transversal post-order is used to determine the best possible implementation for each node of the Transformations Tree. The best possible implementation is the one that, at least, satisfy the timing and resources constraints specified by the designer. A cost is determined in terms of the timing (control steps) and resources (functional units, registers, interconections, etc.) required by each implementation, which is produced using traditional algorithms for scheduling and allocation. Once the implementation for each node is done, a transversal pre-order is used to compare the implementation cost of a node, with the implementation costs of its son nodes: if the cost of its son nodes is greater, the father node is selected and its son nodes are not visited; otherwise the transformation that produced the father node is discarded, and the son nodes are visited. The selected nodes will be in the final implementation. The hardware model used in the synthesis system adopts the classical division of the digital system in a Data-Path and a Controller, such as presented in [DAV 83]. In the implementation of the synthesis system prototype, the Force-Directed algorithm [PAU 89] was adopted for scheduling and allocation, which has linear complexity — in the worst case 0(n2 ) — and produces good results when compared with other algorithms [PAU 91]. The algorithm of the REAL program [KUR 87] was used for the mapping of registers, which also has linear complexity. The mapping of functional units and interconections uses the ideas from [PAN 87]. The controller is directly obtained from the final GFC: each node represents a state and the transitions between states are represented by the edges. The prototype of the synthesis system, which is implemented in C, on SUN workstations, was applied to various examples of the literature and has showed comparable results. When applied to examples with more complex control flow, the efficiency of the set of behavioral transformations in the design space exploration can be verified.

Os sistemas eletrônicos digitais estão sendo cada vez mais utilizados em aplicações de telecomunicações, processamento de voz, instrumentação, biomedicina e multimídia. A maioria dessas aplicações requer algum tipo de processamento de sinal, sendo que essa função normalmente é executada em grande parte por um bloco digital. Além disso, considerando-se os diversos tipos de circuitos existentes num sistema, tais como memórias RAM (Random Access Memory) e ROM (Read Only Memory), partes operativas e partes de controle complexas, é cada vez mais importante a preocupação com o teste desses sistemas complexos. O aumento da complexidade dos circuitos a serem testados exige também um aumento na complexidade dos circuitos testadores (teste externo), tornando estes últimos muito caros. Uma alternativa viável é integrar algumas ou todas as funções de teste no próprio chip a ser testado. Por outro lado, essa estratégia pode resultar em um custo proibitivo em termos de área em silício.É interessante observar, no entanto, que se os testes e a função de processamento de sinal não necessitarem ser executados em paralelo, então é possível utilizar uma única área reconfigurável para realizar essas funções de uma maneira sequencial. Logo, este trabalho propõe uma arquitetura reconfigurável otimizada para a implementação desses dois tipos de circuitos (processamento digital de sinais e teste). Com esta abordagem pretende-se ter ganhos de área em relação tanto a uma implementação dedicada (full-custom) quanto a uma implementação em dispositivos reconfiguráveis comerciais. Para validar essas idéias, a arquitetura proposta é descrita em uma linguagem de descrição de hardware, e são mapeados e simulados algoritmos de teste e de processamento de sinais nessa arquitetura. S˜ao feitas estimativas da área ocupada pelas três abordagens (dedicada, dispositivo reconfigurável comercial e nova arquitetura proposta), bem como uma análise comparativa entre as mesmas. Também são feitas estimativas de atraso e frequência máxima de operação. / Digital electronic systems have been increasingly used in a large spectrum of applications, such as communication, voice processing, instrumentation, biomedicine, and multimedia. Most of these applications require some kind of signal processing. Most of this task is usually performed by a digital block. Moreover, these complex systems are composed of different kinds of circuits, such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory) memories, complex datapaths and control parts. This way, the test of such systems is ever more important. Likewise, the increasingly complexity of the circuits to be tested requires more complex testers (external test), making the latter more expensive. An approach to address this problem is to embbed the test functions onto the chip to be tested itself. Nevertheless, this approach may bring a prohibitive cost in terms of area on silicon. However, if the test and the signal processing functions are not required to run in parallel, then it is possible to use the same reconfigurable area to implement these functions one after another. Thus, this work proposes an optimized reconfigurable architecture to implement this kind of circuits (digital signal processing and test). This approach intends to decrease the occupied area in comparison to a dedicated and also to a comercial reconfigurable device implementation. To validate these ideas, the proposed architecture is described using a hardware description language and some test and digital signal processing applications are mapped and simulated on this architecture. In this work an estimative of the occupied area by the three approaches (dedicated, comercial reconfigurable device, and the new proposed architecture) as well as a comparison analysis between them are performed. Likewise, a delay estimate is performed and the maximum operation frequency is evaluated.

Orientador: Furio Damiani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viana_FabioLuiz_M.pdf: 4001260 bytes, checksum: d3ce61520a6caf8853d68ea4c2a98519 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo e a análise de uma metodologia de projeto de circuitos somadores digitais, obtidos por síntese automática, em dois ambientes de Electronic Design Automation (EDA), a partir de suas especificações na linguagem de descrição de hardware VHDL. Faz-se uma breve explanação das noções básicas relacionadas ao desenvolvimento da metodologia, dando uma introdução à linguagem VHDL e aos conceitos envolvidos no processo de síntese das descrições VHDL em ambientes automatizados. Também, são apresentados os principais algoritmos de soma digital e uma relação dos diferentes modos de descrição dos mesmos em VHDL. Por fim, são comentados os resultados obtidos na síntese e simulação destes componentes aritméticos nos ambiente de EDA utilizados / Abstract: This work presents the study and analysis of a digital adder circuits design methodology, using automatic synthesis in two environment of Electronic Design Automation (EDA), starting from its specifications in the hardware description language VHDL. An introduction to VHDL and on the synthesis process in EDA environments is given. The various VHDL description styles as well as the main digital addition algorithms are shown. Finally we comment on the results obtained in the synthesis and simulation of these arithmetic components in the EDA environments used. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T11:31:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PolarSeminario_JorgeArturoMartin_M.pdf: 16230358 bytes, checksum: 19a064c9a9babbcedba062d8708fec23 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho descreve o projeto, a implementação e a análise dos resultados obtidos de um dos circuitos que perfazem a Unidade Remota da rede automotiva chamada BAM2 (Barramento Automotivo Magneti-Marelli). O circuito de que trata este trabalho executa as funções de interface da Unidade Remota com o meio físico que constitui a rede, sendo então chamada de Unidade de Interface de Rede (UIR). O projeto culminou com o desenvolvimento de um circuito integrado de aplicação específica (AS/C), cujo protótipo foi implementado em tecnologia CMOS-0.8um, ocupa 8.7mm2, contendo 7500 gates equivalentes, dos quais cerca de 30% corresponde à UIR. Para melhor explicar o funcionamento de um circuito que não se constitui numa unidade isolada e autônoma, mas que é parte de um sistema maior, o texto contém no início uma descrição da rede automotiva desenvolvida, que é o sistema hierarquicamente superior, depois focaliza a Unidade Remota, que contém a UIR e finalmente descreve em detalhes a UIR. O projeto da rede automotiva, que resultou no desenvolvimento de uma unidade central controladora, utilizando um microcontrolador comercial; de um AS/C, cujo protótipo foi fabricado pela AMS (Austria Mickro Systeme) através do Projeto Multi-Usuário financiado pela FAPESP e de um transistor de potência MOS que aciona cargas de até 2.5A, foi executado num período de dois anos, tendo a participação de doze pesquisadores. Este projeto constituiu uma das atividades do projeto de cooperação técnica entre a FEEC-UNICAMP e a empresa Magneti-Marelli do Brasil Divisão Eletrônica / Abstract: A circuit to perform the role of serial interface in an integrated system, which interprets a one-wire network protocol, is described in this paper. The circuit was implemented in a 40K gates FPGA and fully tested. A description of the functions performed by the circuit, the design approach and experimental results are presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Due to the development towards more dense programmable devices (FPGAs) it is today possible to fit a complete embedded system including microprocessor, bus architecture, memory, and custom peripherals onto one single reprogrammable chip, it is called a System-on-Chip (SoC). The custom peripherals can be of literally any nature from I/O interfaces to Ethernet Media Access Controllers. The latter core, however, usually consumes a big part of a good sized FPGA. The purpose of this thesis is to explore the possibilities of interfacing an FPGA based Microblaze system to an off-chip Ethernet MAC/PHY. A solution which would consume a smaller part of the targeted FPGA, and thus giving room for other on-chip peripherals or enable the use of a smaller sized FPGA. To employ a smaller FPGA is desirable since it would reduce power consumption and device price. This work includes evaluation of different available Ethernet devices, decision of interface technology, implementation of the interface, testing and verification. Since the ISA interface still is a common interface to Ethernet MAC devices a bus bridge is implemented linking the internal On-Chip Peripheral Bus (OPB) with the ISA bus. Due to delivery delays of the selected Ethernet chip a small on-chip ISA peripheral was constructed to provide a tool for the testing and verification of the bus bridge. The main result of this work is an OPB to ISA bus bridge core. The bridge was determined to work according to specification, and with this report at hand the connection of the Ethernet chip to the system should be quite straightforward.

In the field of communications, a high data rate and low multi-path fading is required for efficient information exchange. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a widely accepted IEEE 802.11n (and many others) standard for usage in communication systems operating in fading dispersive channels. In this thesis, we modeled the OFDM algorithm at the behavioral level in VHDL/Verilog that was successfully synthesized/verified on an FPGA. Due to rapid technology scaling, FPGAs have become popular and are low-cost and high performance alternatives to (semi-) custom ASICs. Further, due to reprogramming flexibility, FPGAs are useful in rapid prototyping. As per the IEEE standard, we implemented both transmitter and receiver with four modulation schemes (BPSK, QPSK, QAM16, and QAM64). We extensively verified the design in simulation as well as on Altera Stratix IV EP4SGX230KF40C2 FPGA (Terasic DE4 Development Board). The synthesized design ran at 100 MHz clock frequency incurring 54 µ sec. end-to-end latency and 8% logic utilization.