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Title in Portuguese: Projeto de controlador PI usando um dispositivo SoC FPGA e processador ARM
Author: Paiva, Davi Alexandre
Advisor(s): Praça, Paulo Peixoto
Keywords: SoC FPGA
Hardware
Controle
Linux
ARM
Issue Date: 2019
Citation: PAIVA, Davi Alexandre. Projeto de controlador PI usando um dispositivo SoC FPGA e processador ARM. 2019. 113 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Com o intuito de auxiliar no desenvolvimento e na pesquisa de novas implementações em FPGA, o tema desse trabalho é a integração de um dispositivo FPGA e um processador ARM por meio de um dispositivo SOC FPGA no desenvolvimento de um sistema de controle PI. Nesse trabalho é abordado um estudo dos dispositivos FPGA, linguagem HDL, microcontroladores ARM e algumas funcionalidades do sistema operacional Linux e uso de suas bibliotecas em uma aplicação de uma lei de controle. O desenvolvimento do estudo é relacionado as dificuldades envolvendo o desenvolvimento de aplicações mais complexas pelo FPGA, pois como o mesmo é sintetizado através de uma linguagem HDL, que é essencialmente voltada para a descrição de hardware, toda a lógica de programação é implementada através de elementos lógicos e modulares, tais características fazem do FPGA um dispositivo de alto poder de processamento concorrente, porém apresenta dificuldades em aplicações que requerem softwares mais complexos que geralmente são implementadas em uma linguagens de alto nível. A partir disso, esse trabalho tem como desafio a integração do processamento do FPGA com o um sistema operacional no processador ARM, para que através disso haja a abertura da possibilidade e desenvolvimento de aplicações que usem ambos os dispositivos e tenham acesso às diversas bibliotecas e funcionalidades de um sistema operacional Linux. Para a integração desses diversos dispositivos são usados três softwares principais, o Quartus, responsável pela programação do FPGA, o Eclipse, responsável pela comunicação com o sistema operacional e desenvolvimento de aplicações para o mesmo usando bibliotecas em C e por fim o Qsys para a integração dos dois dispositivos microcontrolador e FPGA através do mapeamento de periféricos, estabelecimento de comunicação e configuração de barramentos entre as duas arquiteturas. Com todas as ferramentas devidamente integradas é feito a programação e desenvolvimento de um sistema de controle PI testado para o controle de velocidade de um motor, tal aplicação bem simples em relação ao grande poder de processamento da ferramenta, porém bastante eficiente em demonstrar a viabilidade e a grande quantidade de possibilidades que a combinação de programação de Hardware e controladores em FPGA em conjunto com a vasta possibilidade de desenvolvimento de aplicações em um sistema operacional traz.
Abstract: Intending to support the development and research of new implementations in FPGA, the theme of this work is the integration of an FPGA device and an ARM processor through a SOC FPGA device in the development of a PI control system. In this work is discussed a study of FPGA devices, HDL language, ARM microcontrollers and some functionalities of the Linux operating system and use of their libraries in an application of a control law. The development of the study is related to the difficulties involved in the development of more complex applications in FPGA, because as it is synthesized through an HDL language, which is essentially focused on the hardware description, all programming logic is implemented through elements logical and modular, such characteristics make the FPGA a high competing processing power, but presents some difficulty in applications that require more complex software that are generally implemented in a high level languages. From this, this work has the challenge of integrating FPGA processing with an operating system in the ARM processor, such that can be opened the possibility and development of applications that use both devices and access to the various libraries and features of a Linux operating system. For the integration of these different devices, three main software are used: Quartus, responsible for FPGA programming, Eclipse, responsible for communicating with the operating system and developing applications using C libraries and finally Qsys for integration of the two microcontroller and FPGA devices through peripheral mapping, communication establishment and bus configuration between the two architectures. With all the tools properly integrated the programming and development of a control system is tested PI for the speed control of a motor, such an application very simple in relation to the great power of processing of the tool, but very efficient in demonstrating the viability and the great amount of possibilities that combination of hardware programming and FPGA controllers in conjunction with the vast possibility of application development in an operating system brings.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45180
metadata.dc.type: TCC
Appears in Collections:ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias

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