Integrierter Entwurfsprozess für Leiterplatten mit FPGA und beispielhafte Realisierung

摘要

In der Technischen Universität Ilmenau wird im Rahmen eines Sonderforschungs-projektes 622 eine Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPM) entwickelt und aufgebaut. Viele Mitarbeiter von verschiedenen Fachgebieten beschäftigten sich mit diesem Sonderforschungsprojekt. Aufgabe des Fachgebietes Rechnerarchitekturen ist dabei, hochleistungsfähige und verteilte Informationsverarbeitungssysteme im Teil-bereich C1 zu entwerfen und zu realisieren.Die Grundlage dieser Arbeit basierte auf einer Multi-DSP-Architektur mit Hochge-schwindigkeitsverbindungen. Ein solches System besteht aus mehreren miteinander kommunizierenden, digitalen Signalprozessormodulen (DSPs). Mehrere Digital Sig-nalprozessoren übernehmen dabei die Messwertverarbeitung. Als vorläufige Version 0.1 arbeitet das Kompaktsystem mit 3 DSP Modulen C6713. Damit die DSPs mitei-nander mit Hochgeschwindigkeit kommunizieren können, werden noch verschiedene Kommunikationsprotokolle benötigt. Neben dem McBSP- basierten Kommunikati-onssystem mit Switch und dem McBSP- basierten Kommunikationssystem mit Bus wurde eine Ringstruktur Kommunikationsvariante zwischen den Kommunikations-partnern entwickelt. Dabei wurde der LVDS-Standard als physikalische Schnittstelle benutzt.Diese Arbeit zielt auf eine Verbesserung und Weiterentwicklung des DSP-Kompaktsystems ab. Es soll in dieser Arbeit das Platinen Redesign des Multi DSP Kompaktsystems unter Berücksichtigung elektronischer Regelungen mittels Elektronik Designsoftware Altium Designer realisiert und die Änderungen an der EMIF Speicherschnittstelle eingearbeitet werden.Ein anderer Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf die Signalintegritätssimulation über die LVDS Kommunikationsleitungen auf das Basisboard. Dazu werden zuerst die theoretischen Grundlagen der Simulationsverfahren vorgestellt. An Hand der in dieser Arbeit beschriebenen Experimentfälle werden dann eventuelle Puls und Werteände-rungen untersucht.Die währende dieser Arbeit ausprobierten Simulationen ermöglichen notwendige Spannungsverlaufsuntersuchungen vor der Endproduktion. Wichtig dabei sind das praktische Kennenlernen der Simulationsverfahren und die Vermittlung grundlegen-der Vorkenntnisse. Für die zukünftige Leiterplattenproduktion ist es notwendig, zuvor eine sinnvolle Simulation durchzuführen.