Entwicklung und Realisierung einer FPGA-Anwendung für ein LVDS-Kommunikationssystem mit DSP-Ankopplung

摘要

Seit 2002 wird fachgebietsübergreifend im Sonderforschungsbereich 622 "Nanopositionier- und Nanomessmaschinen" an der Technischen Universität Ilmenau gearbeitet. Ziel des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Bereichs ist die Erforschung und Erarbeitung von wissenschaftlich-technischen Grundlagen für deren Entwurf und die Realisierung.Dieses hochgenaue Positioniersystem soll durch ein Mehrprozessorsystem gesteuert werden. Aufgabe des Fachgebietes Rechnerarchitektur ist es, unterschiedliche Alternativen für die Realisierung zu finden und zu bewerten. Dabei stehen neben der Implementierung echtzeitfähiger Betriebssystem- und Applikationssoftware auch die Entwicklung von leistungsfähiger Hardware und Kommunikationsprotokollen im Vordergrund.Ziel dieser Arbeit ist es, das LVDS-basierte Kommunikationssystem eines Multi-DSP-Prototypen zu erweitern. Durch eine Brücke soll die Vermittlung zwischen DSP und Kommunikationsknoten bereitgestellt werden. Diese Brücke ermöglicht es dem DSP, Nachrichtenpakete im Kommunikationsring zu verschicken und zu empfangen. Zusätzlich soll der DSP mittels Interrupt über bestimmte Systemereignisse informiert werden. Die Entwicklung der Vermittlungsstelle wird modellbasiert durchgeführt. Durch das fortlaufende Überprüfen des Verhaltens während der Entwurfsphase können Fehler frühzeitig erkannt und beseitigt werden. Die realisierte Funktionalität wird anschließend unter Verwendung der Hardwarebeschreibungssprache VHDL auf die Logikbausteine der Kommunikationsknoten synthetisiert.Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit ist die umfangreiche Simulation des bereits entwickelten Kommunikationsprotokolls. Durch entsprechende Testszenarien soll die korrekte Funktionalität der Kommunikationsknoten nachgewiesen werden.