|
||||||||
|
Реферат :: Библиотека :: Ссылки :: Отчет о поиске :: Индивидуальный раздел |
Реферат по теме выпускной работы# Введение С момента введения цифровых устройств в эксплуатацию основной задачей ставится надежность и эффективность, возлагаемые на эти системы. При проектировании и реализации современных систем используются интегральные схемы различной степени сложности и различные сборки, что позволяет выходить на более качественный уровень, уменьшая габариты, массу, энергопотребление и увеличивая производительность. Массовый переход к использованию интегральных сборок хранит в себе множество проблем связанных с обслуживанием, контролем и диагностированием. В первую очередь это связано с тем, что количество цифровых систем стремительно увеличивается, а рост квалифицированного персонала происходит значительно медленнее. Любая, даже самая надежная, система может выйти из строя, и тогда остро возникает необходимость быстрого и эффективного поиска и устранения неисправности. На данный момент существует множество систем диагностики от специализированных до систем общего диагностирования, и данная область продолжает активно развиваться. Компании Teradyne, World Test Systems, Agilent являются основными игроками в области диагностики. Задачи, которые ставятся и решаются системами диагностики – проверки системы в целом (исправна или неисправна), а также определение и поиск неисправности. Но у каждой из систем диагностирования есть свои недостатки и преимущества. На данный момент решающим фактором систем диагностирования является не только эффективность, но и портативность, и гибкость системы диагностирования в целом. Широкое развитие и новые возможности, открываемые современными FPGA-технологиями, дает возможность использования их в качестве систем диагностики, что позволяет замещать и вытеснять системы, в которых компьютер является основным функционирующим элементом. Возможность использования встраиваемых систем для FPGA дает возможность качественного и упрощенного подхода к созданию программных продуктов. И необходимость разработки методики переноса и адаптации систем, разработанных для ПК, на современные FPGA является наиболее актуальной. # Цель и задачи исследования Целью работы является создание портативного и удобного в эксплуатации устройства зондовой диагностики (ЗД) на базе FPGA. Для реализации поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
# Научная новизна Научная новизна состоит в разработке методики адаптации C-проектов, реализованных в ОС Windows, под среду uClinux. # Практическая ценность Благодаря разработанной методике, появляется возможность переноса проектов, реализованных на ПК, на FPGA. # Практическое значение полученных результатов При успешной реализации поставленных задач, на основе существующий системы ЗД реализованной на ПК в ОС Windows, будет разработана экспериментальная система ЗД на базе FPGA в среде ОС uClinux. # Основное содержание работы В первом разделе работы выполняется исследование FPGA-технологий проектирования КС на системном уровне. Современное развитие FPGA-технологий открывает новые возможности и пути их применения. Лидерами в области производства ПЛИС являются фирма Xilinx и корпорация Altera [4]. Современными ПЛИС разработками у фирмы Xilinx являются Spartan и более сложная и высокотехнологическая Virtex [6]. В свою очередь у корпорации Altera – Cyclone, Arria и Stratix. На рынке СНГ, наиболее популярные, среди разработчиков являются продукты Xilinx Spartan-3E, Altera DE2 на базе Cyclone II и Altera Nios II Embedded Evaluation Kit на базе Cyclone III [7], т.к. они являются относительно недорогими и более доступны. Для системы ЗД наиболее оптимальной является плата Altera Nios II Embedded Evaluation Kit EP3C25, в связи с наличием сенсорного дисплея в дальнейшем позволит создать более наглядную и эффективную в эксплуатации систему. На базе FPGA возможно использование следующих операционных систем, что встраиваются: uClіnux, eCos 3.0, RTEMS, Freertos, Erіka Enterprіse. uClіnux - наиболее распространенная форма встраиваемого lіnux [5]. uСlіnux (Mіcrocontroller Lіnux) впервые был портирован на серию процессоров Dragonball 68k в 1998. uСlіnux отличается от maіnstream lіnux тем, которые не имеет поддержки MMU (nommu). eCos - открытая операционная реального времени. Исходные тексты проекта распространяются под Gpl-Совместной лицензией. Одна из отличительных черт ecos - высокая портируемость и низкое потребление ОЗУ, а также возможность поддержки 16, 32 и 64-битных архитектур. RTEMS (Real-Tіme Executіve for Multіprocessor Systems) - это некоммерческая операционная система реального времени, созданная по заказу министерства обороны США для использования в системах управления ракетными комплексами. Freertos - многозадачная операционная система реального времени (ОСРВ). Распространяется под модифицированной лицензией GPL с исключением, которое позволяет разработчику присвоить модифицированный код операционной системы. Erіka Enterprіse (EE) - RTOS с открытыми кодами, которые использует APІ OSEK/VDX. ЕЕ с бесплатно согласно лицензии GPL+Lіnkіng. Erіka Enterprіse поддерживает мультиядерные проекты. Из рассмотренных операционных систем, что встраиваются, для реализации программной части была выбрана ОС uClinux, в связи с доступностью открытого исходного кода, а также готовых драйверов и документации [3], что позволяет тщательно изучить возможность реализации систем поиска неисправностей. Также поддержка uClinux многими другими портативными устройствами позволяет использовать полученную методику переноса реализованных под ОС Windows проектов не только для FPGA, но и для других портативных устройств поддерживающих uClinux. Во втором разделе производится исследование существующей системы ЗД реализованной на ПК. Для адаптации под uClinux будет использована система ЗД AUTO PROBE созданная на кафедре ЭВМ. На устройство алгоритмической обработки системы ЗД возложены функции: [1]
Функции контрольно-диагностической аппаратуры:
Структурна схема устройства ЗД с интегрированными функциями контрольно-диагностической аппаратуры приведена на рисунке 1.  Рисунок 1 – Структура системы устройства ЗД без использования контрольно-диагностической аппаратуры. Структура ПО устройства ЗД приведена на рисунке 2.  Рисунок 2 – Структура ПО системы ЗД Основные блоки системы ПО:
Введение исходных данных объекта диагностики осуществляет блок ПЗОД. Блок ПЗОД основанный на базе САПР Orcad и включает два основных модуля: [10] 1.) Capture - предназначенный для введения исходного описания ОД в виде электрической принципиальной схемы; Блок ПГТ используется для генерации верификационных и диагностических (контролирующих) тестов ТЭЗ, которые будут использованы на этапе верификации логической модели ОД и в процессе диагностирования неисправностей ОД. ПГТ состоит из трех основных модулей: 1) EDІ2GL - выполняет построение модели ОД на вентильном уровне; Подсистема поиска неисправностей объекта диагностики (ППН) - предназначенная для поиска неисправностей ОД на базе тестового обеспечения, подготовленных подсистемами ПЗОД и ПГТ. ППН составляется и трех основных модулей: 1) МП ГПН - модуль построения ГПН. В третьем разделе рассмотрены основные моменты, которые следует учесть при разработке методики адаптации C-проектов, реализованных в ОС Windows, под среду uClinux. Для разработки методики адаптации необходимо рассмотреть основные возможности ОС uClinux, а также отличия от ОС Linux. Среда проектирования в ОС uClinux состоит из хост-компьютера и целевой системы. [2] Хост-система используется для компиляции и удаленной отладки, а целевая для приложений и тестирования. Данное соотношение приведено на рис. 3  Рисунок 3 – Среда проектирования (Анимация. Количество кадров - 8, циклов повторения - 5, размер - 8 447 байт) Основное отличие от полноценного Linux связано с отсутствием в uClinux встроенной аппаратной поддержки управления памятью в виде MMU, в результате чего OС и приложения отображаются в одну и ту же память [8]. Для поддержки uClinux в устройствах необходимые некоторые компромиссы:
# Выводы В данной работе рассмотрены возможности и актуальность использования FPGA-технологий в качестве систем диагностирования. Были сформулированы основные задачи и пути их достижения. Произведен обзор существующих операционных систем, которые возможно использовать в системе портативной ЗД. К системам установленные требования: поддержка систем, которые встраиваются, и возможность работы на Fpga-Устройства. Из всех вариантов, которые удовлетворяют требованиям, выбрана ОС uClinux. Платформой для реализации системы ЗД было выбрано устройство Altera Nios II Embedded Evaluation Kit EP3C25. Исследована существующая система ЗД AUTO PROBE, на основе которой планируется реализации системы диагностирования на базе FPGA. # Список литературы 1. Основы технической диагностики. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия,1986. - 464 с. |
|
|
|