Η εργασία που παρουσιάζεται αφορά την ανάπτυξη ενός ενσωματωμένου συστήματος σε πολλαπλές επαναπρογραμματιζόμενες συσκευές (FPGAs), η επικοινωνία των οποίων γίνεται με τη χρήση του πρωτόκολλου επικοινωνίας TCP/IP. Αρχικά ορίστηκε σε κάθε επαναπρογραμματιζόμενη συσκευή, ένας ενσωματωμένος επεξεργαστής ΜicroBlaze, που ακολουθεί αρχιτεκτονικά την τεχνολογία RISC. Για την κατασκευή της TCP/IP συνδεσιμότητας, αναπτύθηκε σε κάθε core το απαιτούμενο λογισμικό σε γλώσσα προγραμματισμού C, με τη χρήση του open source πρωτοκόλλου επικοινωνίας Light Weight IP. Το συγκεκριμένο πρωτόκολλο είναι ειδικά κατασκευασμένο για σχεδίαση ενσωματωμένων συστημάτων και οι δυνατότητες του οδήγησαν στην ανάπτυξη λογισμικού, προσαρμοσμένο στις απαιτήσεις της ΤCP επικονωνίας και των διαθέσιμων πόρων του επιλεγμένου ενσωματωμένου επεξεργαστή. Η μεταφορά δεδομένων μεταξύ των FPGAs, πραγματοποιήθηκε με την σύνδεση των boards σε έναν μεταγωγέα επιπέδου ζεύξης(Ethernet switch) και Ethernet καλωδίων επικοινωνίας. Ακολούθως, σε κάθε core υλοποίηθηκε σχεδίαση υλικού, η οποία ενσωματώθηκε στο υπόλοιπο υλικό μέσω του διαύλου επικοινωνίας του MicroBlaze επεξεργαστή, με τη μορφή ενός περιφεριακού IP core. Για την επικοινωνία του επιπρόσθετου υλικού με το ενσωματωμένο λογισμικό, χρησιμοποιήθηκαν μηχανισμοί υλικού όπως ουρές δεδομένων εισόδου και εξόδου. Mε αυτόν τον τρόπο, κατέστη δυνατή η ανάπτυξη ενός μηχανισμού που περιλαμβάνει την αποστολή δεδομένων από το κομμάτι του λογισμικού στο υλικό, τη λήψη των δεδομένων από την custom περιφερειακή λογική, την επεξεργασία τους στο κομμάτι του υλικού, την ανάγνωση τους από το λογισμικό και την μετάδοση τους μέσω TCP/IP σύνδεσης σε ένα άλλο αναπτυξιακό, το οποίο μπορεί με τον ίδιο μηχανισμό να επεξεργαστεί τα ληφθέντα δεδομένα. Συμπερασματικά , με έναν αρκετά συμβατό τρόπο , γίνεται εφικτή η κατανομή οποιασδήποτε λογικής σχεδίασης, σε κομμάτια υλικού, τα οποία έχοντας ενσωματωθεί σε ξεχωριστά αναπτυξιακά boards, έχουν τη δυνατότητα να μεταφέρουν και να επεξεργάζονται δεδομένα μεταξύ τους, με χρήση ενός μηχανισμού λογισμικού, υπεύθυνο για τη διαμόρφωση της TCP επικοινωνίας. / This paper presents the development of an embedded system in multiple fpgas, which
communicate with each other using ΤCP/IP communication protocol. Initially, a RISC-based
embedded MicroBlaze Processor was set, at each device. In order to construct the TCP/IP
connectivity, the required software part was developed at each core in programming language C,
using the open source communication protocol Light Weight IP. This specific protocol is
developed especially for embedded system design and its capabilities allow the construction of a
software application, tailored to the requirements of a ΤCP communication and the available
resources of the chosen embedded core. The data transfer between the FPGAs, was made with
the use of an Ethernet Switch. Each FPGA was connected to an Ethernet switch port via a two
directional Ethernet cable.
Subsequently, a hardware design was developed at each core, and the custom logic was
connected to the MicroBlaze processor local bus as a custom ΙP core peripheral. The
communication between the additional hardware part and the embedded software was
established with the use of first-in-first-out hardware components for the inputs and outpus of
the ΙP core. This led to a successful developed mechanism which includes the transfer of data
from software to hardware, the data processing in hardware design, the software reading of the
processed data, and finally the data transmission to another FPGA Βoard via TCP/IP
communication.
In conclusion, a hardware design distribution in multiple FPGAs can be made in a
convetional way. The hardware parts, which are embedded in different boards, are able to
process, send and receive data across the network, using the appropriate software which is
responsible for the configuration of the TCP/IP communication.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/6450 |
| Date | 14 October 2013 |
| Creators | Τσατούχας, Σπύρος |
| Contributors | Παλιουράς, Βασίλειος, Tsatouchas, Spiros, Γκούτης, Κωνσταντίνος, Σερπάνος, Δημήτριος, Παλιουράς, Βασίλειος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0027 seconds