|
| |
|
|
Fault tolerant systems design automation
Lojda, Jakub ; Plíva, Zdeněk (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Sekanina, Lukáš (advisor)
Pokud je požadováno, aby digitální systém dosáhl vysoké úrovně spolehlivosti, musí zachovat funkčnost i v případě přítomnosti přirozeně se objevujících poruch. Mnoho takových systémů využívá hradlová pole FPGA (z angl. Field Programmable Gate Array). Jedním z přístupů ke zvýšení spolehlivosti systému je začlenění mechanismů odolnosti proti poruchám (OPP; angl. Fault Tolerance). Není však snadné navrhovat systémy tak, aby byly OPP. V této disertační práci je navržen, prozkoumán a popsán automatický způsob transformace popisu systému do jeho podoby zvyšující OPP. Prezentovaný výzkum klade důraz na obecnost tohoto procesu, který umožňuje znovupoužitelnost metod mezi odlišnými formáty popisu, různými jazyky a úrovněmi abstrakce. Tato práce zkoumá navrhovanou metodu a její hlavní aspekty: metody úpravy zdrojového kódu, strategie návrhu OPP a akceleraci měření dosažené úrovně OPP. V neposlední řadě práce prezentuje postup návrhu, který cílí na minimalizaci požadovaných měření parametrů, což výrazně urychluje automatický návrh systému OPP. Během výzkumu prezentovaného v této práci bylo experimentálně studováno několik případů. Různé obvody popsané v odlišných jazycích byly optimalizovány dle rozdílných metrik spolehlivosti tak, aby během výzkumu bylo pokryto více scénářů. První kroky ve výzkumu využívají řídicí jednotku robota napsanou v C++ jako cíl pro vyhodnocení manipulace se zdrojovým kódem. Optimalizace se zaměřuje na procentuální zastoupení tzv. kritických bitů (z angl. critical bits) na FPGA. Následně byly místo řídicí jednotky robota použity naše testovací obvody, rovněž popsané v C++. K automatickému přiřazení nejvhodnějších mechanismů OPP (např. třímodulové redundance, z angl. Triple Modular Redundancy - TMR; nebo N-modular Redundancy - NMR) byla nejprve použita strategie založená na Multiple-choice Knapsack Problem (MCKP). Navrhovaná strategie nalezla řešení snižující počet kritických bitů o 18 % a zároveň snížila velikost obvodu (obojí ve srovnání s předchozím přístupem se statickou alokací mechanismů OPP). Poté byly implementovány prostředky pro vkládání mechanismů OPP do VHDL kódů. Testovací obvody popsané ve VHDL byly použity rovněž se strategií MCKP k nalezení řešení s nejlepším mediánem času do selhání (též známým jako t50). Pro tuto případovou studii bylo dosaženo cca 25% úspory velikosti obvodu ve srovnání s referenčním návrhem, ve kterém byly mechanismy OPP přiřazeny staticky a ručně. Prezentovaná metoda totiž umožňuje uživateli omezit oblast na čipu, která je pro daný systém dostupná a získat výsledek o optimální spolehlivosti pro tuto danou oblast (za předpokladů blíže specifikovaných v této práci). Rovněž byla testována obnova systému, která dále zlepšila výsledky t50 o 70 %. Nakonec byla provedena komplexní případová studie na reálném obvodu - řadiči rekonfigurace FPGA. V této případové studii se v praxi představuje způsob nalezení Paretovy fronty optimálních obvodů zohledňujících více kritérií, tj. spotřeba energie, velikost a střední doba do poruchy (z angl. Mean Time to Failure - MTTF). Metoda také umí využít principů dynamické částečné rekonfigurace FPGA pro obnovu systémů.
|
|
|
Improvement of Bit Error Rate in Free Space Optical Link
Novák, Marek
The article describes an inovative bit error rate reduction technique principle and its practical implementation. The design is implemented in an FPGA and can be combined with other more conventional BER reduction techniques. The presented approach benefits from properties of an optical channel which a general RF channel does not have.
|
|
|
Investigation of Ionizing Radiation Infuence to the Communication Systems of Satellites
Golubev, Martin ; Kubíček, Michal (referee) ; Katovský, Karel (advisor)
This master thesis discuss about ionizing radiation, interaction with matter and effects on her. In the work is discussed differend types of interactions of directly ionizing radiation and indirectly ionizing radiation. Below is an overview of methods of shielding from all of types of ionizing radiation. Second part of this thesis discuss about single event effects in semiconductors which are cause by ionizing radiation. At the end is described design of measuring instrument included FPGA chips. This design is discused both from point of wiew hardware and software too.
|
|
|
Digital oscilloscope with USB interface
Vadinský, Václav ; Beneš, Petr (referee) ; Havránek, Zdeněk (advisor)
The work deals with design and implementation of hardware and software oscilloscope to a PC. A communication with PC is via USB interface from which is the oscilloscope powered. The oscilloscope is equipped with 2 measuring channels with vertical resolution 12 bits and maximum sampling frequency 80MHz. Any adjustment of parameters is performed using the PC. The work also deals with manner of recording, synchronization of measurements and sending the measured data to PC and its subsequent processing and evaluation.
|
|
|
Hardware Accelerated Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Kotásek, Zdeněk (referee) ; Kajan, Michal (advisor)
Funkční verifikace je jednou z nejrozšířenějších technik ověřování korektnosti hardwarových systémů podle jejich specifikace. S nárůstem složitosti současných systémů se zvyšují i časové požadavky kladené na funkční verifikaci, a proto je důležité hledat nové techniky urychlení tohoto procesu. Teoretická část této práce popisuje základní principy různých verifikačních technik, jako jsou simulace a testování, funkční verifikace, jakož i formální analýzy a verifikace. Následuje popis tvorby verifikačních prostředí nad hardwarovými komponentami v jazyce SystemVerilog. Část věnující se analýze popisuje požadavky kladené na systém pro akceleraci funkční verifikace, z nichž nejdůležitější jsou možnost jednoduchého spuštění akcelerované verze verifikace a časová ekvivalence akcelerovaného a neakcelerovaného běhu verifikace. Práce dále představuje návrh verifikačního rámce používajícího pro akceleraci běhů verifikace technologii programovatelných hradlových polí se zachováním možnosti spuštění běhu verifikace v uživatelsky přívětivém ladicím prostředí simulátoru. Dle experimentů provedených na prototypové implementaci je dosažené zrychlení úměrné počtu ověřovaných transakcí a komplexnosti verifikovaného systému, přičemž nejvyšší zrychlení dosažené v sadě experimentů je více než 130násobné.
|
|
|
Design of a complex HIL simulator of car boot door
Obrtáč, Tomáš ; Krejčí, Petr (referee) ; Spáčil, Tomáš (advisor)
This thesis covers the development of complex HIL simulator for the fifth car door. The beginning of the thesis is dedicated to theoretical research in the area of In-the-Loop testing. Practical part describes development of HIL simulator complemented by power electronics part. A simulation environment Matlab/Simulink was used for control design and analysis. Before the beginning of the work was measured signal part of control unit and specific signal sequences were identified. The control was applied on sbRIO device from National Instruments company with the implementation of a model on FPGA. Specific requirements for sensing speed and generation of communication signals lead to creation of unique hardware for application needs. The result of the thesis is complex HIL simulator with intuitive GUI and possibility of simulations a wide range of DC motors.
|
|
|
Automated testbed for SIL/PIL testing of embedded application using FPGA
Prusák, Lukáš ; Burian, František (referee) ; Arm, Jakub (advisor)
The master's thesis deals with designing a testbench for a selected soft-core processor NEORV32 with a RISC-V architecture for simulations of embedded applications in an FPGA environment. The testbench was created in the Vivado environment with the aim of extending it to a testing and validation framework. Basic modules such as GPIO, PWM, UART, and PC were selected and implemented. Several test scenarios have been designed for these modules. The testbench has also been supplemented with additional scripts, to create hierarchically correct project setup and test execution. The work also suggests a few possible ways to improve and expand the testbench.
|
|
|
FFT implementation in FPGA and ASIC
Dvořák, Vojtěch ; Bohrn, Marek (referee) ; Fujcik, Lukáš (advisor)
The aim of this thesis is to design the implementation of fast Fourier transform algorithm, which can be used in FPGA or ASIC circuits. Implementation will be done in Matlab and then this form of implementation will be used as a reference model for implementation of fast Fourier transform algorithm in VHDL. To verify the correctness ofdesign verification enviroment will be created and verification process wil be done. Program that will generate source code for various parameters of the module performing a fast Fourier transform will be created in the last part of this thesis.
|
|
|
Solar power inverter
Gottwald, Petr ; Boušek, Jaroslav (referee) ; Pavlík, Michal (advisor)
Tato práce se zabývá návrhem výkonového měniče určeného pro použití ve fotovoltaických systémech. Klíčovým je použití programovatelného hradlového pole (FPGA) pro realizaci řídicích funkcí. Do detailu jsou diskutovány aspekty návrhu spínaných měničů a na základě takto získaných poznatků je zkonstruován funkční vzorek měniče.
|
guest ::
