PSI5 kommunikációs protokollvezérlő tervezése és megvalósítása FPGA környezetben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Horváth Péter
Elektronikus Eszközök Tanszéke

A diplomamunka célja egy olyan interfészvezérlo modul létrehozása, amely kapcsolódik egy

fejlesztés alatt levo kommunikációs szabványnak való megfelelést méro eszközhöz. A teljes rendszer

képes különbözo villamos és idozítési paraméterek mérésére, illetve az adatok dekódolására.

Elso lépésként megismerkedtem a PSI5 szabvánnyal. Ez egy kétvezetékes, árammodulációval

kommunikáló adatközvetítési eljárás. Alapvetoen egyirányú adatközlésre használják, de lehetséges

a kétirányú kommunikáció is. Ilyenkor az áramvonalon a slave eszköz Manchester-kódolással

küld adatot a vezérlo felé. A master egység pedig a feszültség vonalon kommunikál meghatározott

hosszúságú és amplitúdójú impulzusokkal.

A protokoll megismerése után egy az interfészvezérlo implementálására alkalmas FPGA eszköz

kiválasztása következett. Itt számításba kellett venni, hogy a pontos dekódoláshoz, nagy mintavételi

frekvenciájú, magas pontosságú analóg digitális konverter is a rendszer része kell, hogy

legyen. Ez nagyban korlátozta a lehetoségeket. Emellett a rugalmasság és más alkalmazásokhoz

illeszthetoség szempontjából olyan eszközt volt érdemes választani, amely kapcsolódik processzoros

rendszerhez is. Emiatt a választás a Xilinx Zinq 7000 FPGA-ra esett. Ez a chip tartalmaz

egy ADC-t is, azonban annak felbontása és mintavételi sebessége nem alkalmas olyan mérések

elvégzésére, amelyeket a diplomatémában tervezett interfészvezérlot is magába foglaló nagyobb

rendszernek végre kell tudni hajtani. A megfelelo megoldás megtalálásra többféle konstrukció is

adódott, ebbol a két legelonyösebb bemutatásra kerül a második fejezetben. A végso választás a

Redpitaya StemLab 125-14 -es áramköri kártyára esett, mivel az tartalmaz megfelelo sebesség és

felbontású ADC-t, illetve DAC-t is. Utóbbira azért van szükség, hogy a kommunikációs protokoll

szinkron üzeme során és kétirányú kommunikációkor a vezérloegység képes legyen kiadni a szinkronpulzusokat.

Következo lépés a rendszerterv elkészítése volt. Itt meg kellett oldani a minta vett jelfolyamból

a dekódolást, illetve azt hogy a kommunikációnak megfelelo feszültségimpulzus sorozatot tudjon

kiadni a rendszer. Utóbbi megvalósításának érdekében a programozható logikában leírt áramkört,

mint perifériát lehet csatlakoztatni a használt SoC-ben található mikroprocesszorhoz. Ezáltal a

kiküldendo feszültségminta megadható a vezérloegységnek.

A rendszerterv implementálása után a muködés helyességét logikai szimulációkkal igazoltam,

figyelve arra hogy a hardverleírónyelven készült terv szintetizálható legyen.

A kiválasztott hardver eszközön linux operációs rendszer fut. Így a kártyával való kommunikáció

soros porton és ethernet kapcsolaton keresztül is megoldható, anélkül hogy erre külön modult,

vagy programot kellett volna készíteni.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.